Inteligencia Artificial Cuántica

Más allá de la Robótica y la industria cuántica, aparece un modelo de inteligencia artificial que combina los beneficios, aplicaciones y oportunidades de la IA con la computación cuántica: inteligencia artificial cuántica.

¿Qué es?

La Inteligencia Artificial Cuántica es un campo multidisciplinar que pone foco en la construcción de algoritmos cuánticos para mejorar y maximizar las tareas computacionales dentro de la inteligencia artificial, que incluye subáreas como el aprendizaje automático.

La computación cuántica(Quantum Computing)puede realizar cálculos con posible ventaja frente a los algoritmos clásicos de IA utilizados en la visión computerizada, el procesamiento del lenguaje natural (PLN) y la industria robótica. Los estudios y avances en algoritmos de IA mejorada cuánticamente ya están muy avanzados por importantes compañías líderes de su sector.

La computación cuántica se basa en los principios de la superposición de la materia y el entrelazamiento cuántico para desarrollar una computación distinta y más avanzada en poder de computación, sobre la tradicional. En teoría, sería capaz de almacenar muchísimos más estados por unidad de información y operar con algoritmos mucho más eficientes a nivel numérico.

Aquí es donde aparece el concepto de qubit o qbit. La informática cuántica usa como unidad básica de medida de información el qubit en lugar del bit convencional. Su principal característica la admisión de la superposición coherente de unos y ceros, los dígitos del sistema binario sobre los que gira toda la computación, a diferencia del bit, que solo puede adoptar un valor al mismo tiempo uno o cero.

Los ordenadores cuánticos aprovechan algunos de los fenómenos de la mecánica cuántica para ofrecer grandes avances en cuanto a potencia de cálculo y procesamiento (la premisa es que un ordenador cuántico de lo más sencillo sería más potente que los super ordenadores que hay hoy en día).

Como siempre, lo más importante es el binomio coste-oportunidad, de manera que hay que medir el impacto del coste sobre los beneficios y oportunidades que a ciertas industrias y ciertos sectores, aporta como valor añadido, en mejoras de tiempo, efectividad y alcance de conocimiento.

Estos ordenadores o computadoras cuánticas, con estos procesadores, podrían revolucionar la informática, al obtener ventaja de la física cuántica, para resolver problemas que no pueden procesar las computadoras más avanzadas de la actualidad.

La computación cuántica puede ayudar a encontrar nuevas formas de modelar datos financieros, aislar factores de riesgo globales clave para realizar mejores inversiones, generar o predecir escenarios predictivos y realizar coberturas de contingencia para muchas industrias, o por ejemplo, reducir los tiempos en el estudio y desarrollo de nuevos fármacos o antivirales. Y puede  igualmente hacer que las facetas de la inteligencia artificial, como el aprendizaje automático, sean mucho más poderosas y potentes para casi cualquier sector o industria intensiva en datos o también, en estos momentos de los ODS de 2030 de Naciones Unidas, desarrollar soluciones para ser más eficientes energéticamente y luchar contra el calentamiento global entre otras cosas.

La Inteligencia Artificial está avanzando de forma progresiva con una orientación hacia los sistemas y modelos de experimentación cuántica, escalando el entrelazamiento y la superposición de estados hasta niveles inimaginables, sin la necesidad directa de científicos de datos o expertos en IA, lo que no indica que no pueda estar asistida para mejorarla o, incluso, controlarla.

Los principales fabricantes de soluciones de IA están desarrollando experimentos que trascienden cualquier idea humana e igualmente están consiguiendo un progreso sorprendente en las fronteras de la física cuántica, hasta el momento, sólo con carácter experimental.

Algunos grupos de expertos de investigación, como los del Instituto Max Planck para la Ciencia de la Luz (Alemania) con la finalidad de utilizar algoritmos de IA como fuente de inspiración en la física cuántica.Esos algoritmos están siendo orientados al desarrollo de nuevas tecnologías, incluidos telescopios o microscopios cuánticos mejorados, así como nuevas fuentes para ordenadores cuánticos.

En 2021, cinco fueron los líderes del estudio de la computación cuántica:

• Atom Computing
• Xanadu
• ColdQuanta
• Zapata Computing
• Azure Quantum

Estas compañías están investigando en diferentes áreas y caminos de conocimiento de hibridación de la computación cuántica con la inteligencia artificial, en diversas áreas:

• Especialización en el desarrollo de hardware con un enfoque en computadoras cuánticas de átomos neutros, creando de prototipos de la primera de estas máquinas de función específica y también planea proporcionar acceso en la nube a grandes volúmenes de datos a través del método de captura óptica y direccionamiento de átomos individuales.
• Creación de ecosistemas abiertos que brinda acceso a una variedad de aplicaciones de software cuántico y hardware mediante plataformas escalables y seguras, que proporcionan continuidad en la adaptación al futuro cuántico que cambia rápidamente con el potencial de impactar a la industria.
• Desarrollando un conjunto de herramientas basado en el flujo de trabajo para la computación cuántica mediante un sistema de extremo a extremo y que produzca una variedad de recursos clásicos y una variedad de simuladores.
• Comercializando atómica cuántica, una tecnología que se basa en átomos ultra enfriados que se enfrían a una temperatura gélida que se sitúa en el cero absoluto. El sistema también funciona con láseres que manipulan los átomos y los controlan con la máxima precisión.

A finales de 2021, IBM, Google, Intel y Honeywell eran las empresas estadounidenses que ya disponían de ordenadores cuánticos funcionales con una capacidad interesante como entorno de pruebas e investigación.

Aunque España no sea un líder de estas tecnologías exponenciales (IA y quantum computing) está dando pasos decisivos para alcanzar la lista de los 20 primeros.

El primer paso en esa dirección lo realizó en noviembre de 2021 el Consejo de Ministros con la aprobación de una subvención de 22 millones de euros ampliable hasta 60 en el próximo trienio para impulsar la creación de un ecosistema de computación cuántica en España.

Este proyecto, bautizado comoQuantum Spain, sintoniza con la estrategia trazada en el Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia, con la agenda España Digital 2025 y la Estrategia Nacional de Inteligencia Artificial (Enia). El objetivo consiste en dar acceso a las empresas y al sector público para desarrollar un computador cuántico de altas prestaciones que se pondrá a disposición de la comunidad investigadora para el desarrollo de la Inteligencia Artificial, fortaleciendo el desarrollo tecnológico e industrial en España y la creación de empleo de alta cualificación.

Para finalizar, indicar que los perfiles y roles profesionales relacionadas con inteligencia artificial cuántica son muy prometedores en los próximos años, tanto para estudios de doctorado e investigación, como para departamentos de empresas inmersas en esta carrera cuántica.

Como ejemplo, en este mismo mes de abril, la Fundación COMPUTAEX oferta un puesto de personal laboral, para ser seleccionado mediante concurso de méritos y entrevistas personales.La posición está vinculada a las tareas propias del proyecto Quantum Spain en el que participa COMPUTAEX para:

• la creación de un computador cuántico de altas prestaciones a partir de una aproximación tecnológica de cúbits
• la creación de un servicio de acceso remoto en la nube al procesador para permitir a la industria y al sector público experimentar con los nuevos algoritmos cuánticos y
• el desarrollo de librerías de algoritmos cuánticos útiles, aplicables a problemas reales.

Se pretende así crear un ecosistema cuántico competitivo, con implicaciones de medio y largo plazo en tecnologías de hardware deep tech, siendo el objetivo principal del proyecto la puesta en marcha de la primera infraestructura de computación cuántica situada en el sur de Europa, que dé acceso a las empresas y al sector público, con especial atención al desarrollo del Quantum Machine Learning.

¿Hay o no futuro para esta inteligencia artificial avanzada?

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