El Grupo Quercus de la Universidad de Extremadura ha desarrollado una ‘API Gateway’, o interfaz de entrada, que proporciona el mejor ordenador cuántico disponible en la nube según los criterios y las prioridades del usuario, como pueden ser la capacidad de procesamiento o el tiempo de espera.
La computación cuántica está llamada a revolucionar el sector de la informática. Los ordenadores cuánticos se encuentran todavía en una fase inicial; solo unas pocas empresas, como Google, IBM o Amazon, y algunas universidades, como Harvard, Stanford, o el MIT, están trabajando en la evolución de esta tecnología disruptiva.
Sin embargo, el acceso a estos computadores es posible gracias a la disponibilidad de su uso en la nube bajo un modelo, en muchos casos, de pago. De esta manera, sus usuarios, fundamentalmente investigadores, pueden ejecutar un algoritmo cuántico en esos ordenadores desde cualquier parte del mundo.
El grupo de investigación Quercus, especialista en ingeniería de software, ha desarrollado una adaptación del modelo de ‘API Gateway’ para su aplicación en el acceso a la computación cuántica. “Nuestra propuesta permite al desarrollador o investigador ejecutar una tarea en el mejor ordenador cuántico disponible, según sus prioridades”, ha subrayado José Manuel García Alonso, uno de los autores del estudio publicado en la revista IEEE Internet Computing.
Una ‘API Gateway’ es una interfaz intermediaria entre distintas aplicaciones informáticas; es decir, un mecanismo técnico que permite que diferentes aplicaciones o partes de software se conecten entre sí. “Por ejemplo, casi todas las aplicaciones que usamos en nuestros móviles se conectan con los servidores y aplicaciones de Facebook o Netflix mediante una API, que representa un conjunto cerrado y definido de acciones que se pueden solicitar a un servidor”, explica José Manuel García.
Los investigadores proponen este modelo de implementación de ‘API Gateway’ para la plataforma Amazon Braket, el reciente servicio de computación cuántica de Amazon, que además es el primer proveedor mundial de servicios de computación en la nube.
La primera versión de este software desarrollada por los ingenieros del grupo Quercus está publicada y su licencia es libre. “Estamos abiertos a futuras colaboraciones de desarrollo que pueden surgir con otros grupos de investigación o empresas”, ha añadido José Manuel García.
Aunque el software cuántico se encuentra actualmente en un nivel equivalente a la programación en la década de los 60 del siglo pasado, los conocimientos adquiridos hacen pensar que la computación cuántica tendrá que convivir con la computación clásica, y la mejor manera es hacerlo a través de la nube, en opinión de José Manuel García.
Sin embargo, los desarrolladores están habituados a trabajar en la nube con criterios de previsión y fiabilidad. Por ello, el objetivo del grupo Quercus es hacer accesible la computación cuántica ofreciendo servicios a los cuales los desarrolladores de software ya están adaptados. Así, es importante que conozcan de antemano las propiedades del ordenador, los cúbits disponibles o los tiempos de espera, algo que todavía no es posible en la computación cuántica.
A diferencia de los computadores clásicos, los ordenadores cuánticos utilizan unidades mínimas de información llamados cúbits. En los bits los valores del código binario son 1 o 0, mientras que en los cúbits pueden ser 1, 0, o 1 y 0 a la vez, superponerse y entrelazarse según las propiedades cuánticas del universo.
Esas propiedades, que implican que una partícula puede estar en varios estados al mismo tiempo, se cumplen a nivel de fotones, electrones o trampas de iones. Esta característica incrementa la potencia de estos computadores acelerando el cálculo de determinados problemas.
Los ordenadores cuánticos necesitan condiciones muy especiales de refrigeración, a temperaturas cercanas al cero absoluto. “Por ahora, un ordenador cuántico no es mejor que uno convencional, pero permite abordar determinadas tareas de manera más eficaz y rápida. Es un modelo informático que va a coexistir con la computación tradicional”, matiza José Manuel García. Por ejemplo, la computación cuántica ha tomado gran relevancia en el ámbito de la criptografía y la seguridad.
El grupo Quercus está colaborando con el Instituto Universitario de Investigación Biosanitaria de Extremadura (Inube) y con la empresa madrileña Alhambra IT en su estrategia de medicina personalizada para las personas mayores. En farmacogenética la computación cuántica puede resolver problemas con complejidad de número de variables: la información o perfil genético de cada paciente, combinaciones de fármacos prescritos e interacciones entre sí, y la toma de un nuevo medicamento en este contexto.
Referencia bibliográfica
J. M. Garcia-Alonso, J. Rojo, D. Valencia, E. Moguel, J. Berrocal, J. M. Murillo. ‘Quantum Software as a Service through a Quantum API Gateway’. IEEE Internet Computing. Doi: 10.1109/MIC.2021.3132688
