El nuevo perfil tecnológico, el científico de datos cuántico. La unión de humanistas, ingenieros, matemáticos, físicos e informáticos

Las tecnologías cuánticas, actualmente, se estructuran en tres focos: la computación cuántica, las comunicaciones y seguridad cuántica y la sensórica cuántica. La primera, centrada en las aplicaciones, digitalización y software, la segunda, con una mezcla de software y hardware, y la tercera, centrada en un nuevo hardware. Y las tres, con distintas aproximaciones y tiempos en su aplicabilidad real en el negocio industrial, bancario, salud, energético, automoción, agrícola, fármaco o social. Pero todas ellas están impactando en todos los contextos digitales actuales. 

Es cierto que, desde el punto de vista empresarial, hay cierta confusión con el estado real de estas tecnologías. De hecho, hay muy pocas empresas con la innovación necesaria para trasladar los avances que, de forma exponencial, se están generando en la academia, para transformarlo en aplicaciones con valor real en entornos productivos. LKS Next es una de las principales, y en esta labor de trasladar los avances de la investigación, (entendida como la inversión económica y de recursos en la generación de conocimiento), a los avances en la innovación, (entendido como la inversión de conocimiento en la generación económica y de recursos competenciales en el tejido empresarial local), es habitual discusiones y encuentros muy intensos entre LKS Next, y sus compañeros en este viaje cuántico, centros tecnológicos, universidades y empresas. 

Hace exactamente un año, en estas dinámicas, discutía con mis colegas académicos sobre si realmente existe una ventaja real y aplicada de las soluciones en computación cuántica. Doce meses después, los avances han sido tantos, y tan rápidos, que muchas de dichas disertaciones ya no tienen sentido. Sí que existe una ventaja de negocio en la aplicación de computación cuántica en procesos como la ingesta de datos, la inteligencia artificial cuántica, la ingeniería basada en simulación cuántica o la optimización. Quizás, en otro artículo, pueda explicarlas en detalle. Pero lo realmente apasionante, desde un punto de vista computacional, y además, desde la ingeniería informática, es el hecho de que somos capaces de escribir líneas de código que ‘transpilan’ nuestras instrucciones y algoritmos informáticos, de alguna manera, abstractos y digitales, a operaciones a nivel atómico, modificando los estados de partículas reales, a nuestra conveniencia. Dicho de otra manera, escribiendo un programa, ordenamos a un computador que construya un sistema cuántico determinado, basado en partículas físicas que denominamos ‘qubits’, modificamos sus amplitudes, sus fases, sus propiedades, a nivel analógico y físico, a nuestro antojo, y finalmente, hacemos que el sistema ‘colapse’ a un resultado en función de la probabilidad que hayamos generado. Pero, ¿existe ese hardware? Sí que lo tenemos, y además, cada vez más potente y en todo caso, muy accesible: tenemos a nuestra disposición máquinas cuánticas a través de todos los proveedores de plataformas digitales, podemos construir software de ingeniería cuántica en base a lenguajes de programación universales, y disponemos de algoritmos ya maduros que nos permiten poder aplicar esta tecnología en nuestros proyectos de optimización, búsquedas, inteligencia artificial o simulación. 

La realidad es que ya se están aplicando en proyectos industriales, clínicos, financieros o en el ámbito de la ingeniería con gran éxito, no solo en contextos o problemas dónde la computación “clásica” se bloquea, sino en contextos en los que incluso la computación actual tiene muy buenos resultados. En los próximos años, la computación cuántica será la parte central de tecnologías actuales como las redes neuronales, los sistemas de simulación, modelos de lenguaje natural o visión artificial o motores de razonamiento y extracción de información, así como será una pieza crítica en ambientes de seguridad, encriptación e internet.

Pero la imagen ‘externa’ es que, para ser un ‘científico de datos cuántico’, o como se pase a denominar este nuevo perfil tecnológico cada vez más demandado, parece que es necesario, sí o sí, ser físico o matemático. Sin embargo, estamos hablando de software aplicado a soluciones en una nueva IA cuántica. Cada vez existen más librerías de alto nivel que permiten abstraernos de modelos físicos, matemáticos, de algebra lineal y de puertas y circuitos cuánticos, y que nos permiten desarrollar soluciones sobre sistemas cuánticos de forma similar a como los realizamos en los modelados de la IA clásica. Cada día aparece un nuevo algoritmo, framework o librería que facilita todo ello. Por lo tanto, en este nuevo perfil, se necesitan, por supuesto, físicos y matemáticos para poder traducir las necesidades de los clientes a una formulación matemática capaz de transformar la información de los históricos en datos en forma de problema, pero también, son necesarios científicos de datos, capaces de incluir o transformar los sistemas de inteligencia artificial clásicos en modelos de inteligencia artificial cuánticos, lo que implica, directamente, a los perfiles humanistas y éticos, si no queremos repetir los mismos errores del pasado. 

Pero igual de importantes son los ingenieros. Por un lado, los ingenieros informáticos, que son capaces de transformar la matemática y modelos de IA cuánticos anteriores en métodos, funciones y clases que optimicen el rendimiento de los computadores cuánticos, o lo que es lo mismo, que optimicen la evolución de las partículas físicas en su devenir hacia la solución de un problema, o traducido a la informática, pasar de un sistema de alta entropía, a un sistema de mínima energía, es decir, a un sistema con la máxima información válida, pero de forma analógica y paralela. Y los ingenieros industriales, químicos, mecánicos, etc, para ayudar a los ingenieros informáticos a poder simular sistemas analógicos, como modelado de nuevos materiales, nuevos fármacos, nuevas baterías, gemelos digitales, robots, fluidos, todos con un comportamiento cuántico, con el único sistema analógico real a nivel atómico que tenemos: la computación cuántica. Como bien decía Poplavskii: “Los ordenadores clásicos no pueden simular eficientemente sistemas cuánticos”, a lo que Feynman respondía que, “sin embargo, como los ordenadores cuánticos son sistemas cuánticos, pueden (por definición) simular sistemas cuánticos. Por tanto, existe la ventaja cuántica”. Evidente. Los ordenadores cuánticos también son sistemas analógicos. Pero hay que saber programarlos, y esto implica transformar necesidades y problemas en un modelo de álgebra lineal, que alguien debe saber resolverlo de una forma óptima, y después, transformarlo en funciones de onda soportadas en partículas atómicas reales. Un trabajo multidisciplinar entre informáticos, ingenieros, físicos, matemáticos y científicos de datos. De hecho, existe un movimiento internacional de empresas, ingenieros, físicos, matemáticos, informáticos que está potenciando el avance del software cuántico en modo ‘open source’ como no se ha dado jamás en otra tecnología, en el que, quitando casos muy particulares, todo el código se comparte.

Nos encontramos ante un momento clave en la evolución de la ingeniería y la computación, donde la ciencia de datos cuántica será un motor de transformación global. Apenas existen empresas con el nivel innovador en tecnologías cuánticas de LKS Next, y esto implica una responsabilidad con nuestro ecosistema de talento y con el futuro de nuestros jóvenes. En LKS Next asumimos con responsabilidad el reto de preparar talento local para liderar este cambio, no solo como integradores tecnológicos y aceleradores para nuestros clientes, sino también como formadores de los futuros científicos de datos cuánticos. Es fundamental ofrecer a las nuevas generaciones un entorno innovador y de vanguardia que les permita investigar, emprender y transformar desde su propio territorio, convirtiéndonos así en un referente internacional ante la inminente demanda de especialistas en esta nueva revolución digital.

Estamos en un momento apasionante en la historia de la ingeniería y la computación, no podemos desaprovecharlo. No perdamos esta oportunidad y ojalá seamos el motor productivo de la próxima crisis digital: la demanda de científicos de datos en computación cuántica a nivel internacional. Tenemos una gran responsabilidad con las siguientes generaciones de estudiantes, y afortunadamente, somos conscientes de ello, y los resultados así lo avalan. 

Aitor Moreno Fernández De Leceta

Responsable de Tecnologías y Sistemas Cuánticos en LKS Next

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Este artículo aparece publicado en el nº 565 de Automática e Instrumentación págs. 34 y 35.