Computación Cuántica para el Beneficio de la Humanidad

Entrevista con Catherine Lefebvre, Asesora Principal del Anticipador de la Ciencia y la Diplomacia de Ginebra (GESDA) para el Instituto de la Ciencia Cuántica Abierta, una iniciativa de GESDA alojada en el CERN

Imaginemos que estamos en el año 2035. La computación cuántica ha alcanzado cierta madurez, revolucionando industrias y resolviendo problemas complejos a una escala sin precedentes. Las grandes empresas confían en los sistemas cuánticos para acelerar la innovación tecnológica. Pero, ¿se ha repartido equitativamente este progreso? ¿Se ha utilizado la tecnología cuántica para afrontar los retos más acuciantes de la humanidad, como reforzar la seguridad alimentaria mundial, mejorar el acceso global a medicamentos esenciales asequibles y reducir las emisiones de carbono? ¿O ha quedado en manos de unos pocos, ampliando la brecha entre los que se han beneficiado de ella y los que no?

En el marco del Año Internacional de la Ciencia y la Tecnología Cuántica, entrevistamos a la científica Dra. Catherine Lefebvre, especializada en explorar escenarios futuros relacionados con la computación cuántica. Es Consejera Principal del Instituto de la Ciencia Cuántica Abierta del Anticipador de la Ciencia y la Diplomacia de Ginebra (GESDA).

«En GESDA, lo que hacemos es anticipar futuros avances científicos y tecnológicos que pueden suceder en los próximos 5 a 25 años, así como los posibles retos relacionados, no solo en cuántica sino también en muchos otros campos científicos. A partir de estos retos, exploramos las oportunidades potenciales para asegurarnos de que estos avances puedan beneficiar a todos, y no solo a los países ricos que suelen desarrollar y utilizar la tecnología. Con un grupo de expertos, trabajamos para acelerar una solución y transformarla en acciones concretas que puedan conducir a un escenario mejor para todos. Así es como co-creamos el Instituto de la Ciencia Cuántica Abierta», Catherine explica.

Preocupados por el impacto de las tecnologías emergentes sobre la humanidad, ella y sus colegas, con la estrecha colaboración de expertos en investigación, diplomacia, industria de todo el mundo, lanzaron el Instituto de la Ciencia Cuántica Abierta (OQI, por sus siglas en inglés) en octubre de 2022; un paso audaz para hacer que la computación cuántica sea más inclusiva y beneficiosa para nuestra sociedad y nuestro planeta. «La misión del OQI es promover un acceso global, equitativo e inclusivo a la computación cuántica y, a través de ello, explorar aplicaciones de la computación cuántica que beneficien a la humanidad».

La historia nos ha enseñado que cuando las tecnologías transformadoras — como las redes sociales o la inteligencia artificial — se concentran en manos de unos pocos, las consecuencias pueden ser profundas e impredecibles. Hoy, a las puertas de la era cuántica, nos enfrentamos a una encrucijada similar. Si observamos la computación cuántica desde una perspectiva internacional, vemos grandes disparidades: muchos países carecen de la infraestructura, los conocimientos o la financiación necesarios para participar, lo que deja sin explotar un enorme potencial. Si la tecnología cuántica se convierte en dominio exclusivo de las naciones o empresas más ricas, corremos el riesgo de ahondar la brecha digital y reforzar las desigualdades mundiales.

Catherine explica con entusiasmo cómo se involucró en GESDA y cómo ella y sus colegas ayudaron a dar vida al Instituto de la Ciencia Cuántica Abierta:

«Estaba haciendo una formación en diplomacia científica durante la pandemia cuando tuve la oportunidad de conocer GESDA. Gracias a mi mentor, el profesor Barry Sanders, pude unirme al grupo de trabajo sobre la iniciativa cuántica, y poco después mi implicación creció y pasé a formar parte del equipo de GESDA, como voluntaria. Co-diseñamos una solución que respondiera a la oportunidad que podía presentar la cuántica, traduciéndola en un instituto, que ahora es el OQI. Hacia el final de la fase de incubación del OQI, en 2023, confirmamos al CERN como socio para albergar el instituto y ayudar a ampliarlo durante los tres años del proyecto piloto, con el apoyo de UBS. [el banco suizo UBS Group AG]. Lanzamos oficialmente las actividades en el CERN en marzo de 2024, ¡y ahora celebramos el éxito del primer año del piloto!».

Pero, ¿cuál es exactamente la misión del Instituto de la Ciencia Cuántica Abierta y qué pasos están dando sus interesados? Catherine se sumerge en estas cuestiones con claridad y perspicacia.

Un futuro cuántico prometedor para todos se basa en cuatro pilares

Primer pilar: Acelerar las aplicaciones para la humanidad

«El primer pilar de la actividad OQI es la exploración de aplicaciones. Estamos utilizando el marco de la ONU sobre los Objetivos de Desarrollo Sostenible [ODS] y más allá para explorar dónde podrían aplicarse los enfoques de la computación cuántica a problemas relevantes que ayudarían a acelerar la consecución de los ODS. Para ello, reunimos a equipos multidisciplinares de expertos en cuántica, expertos en la materia y organizaciones de la ONU o grandes ONG de todo el mundo para explorar posibles casos de uso de la computación cuántica que tengan impacto».

Segundo pilar: Acceso para todos

«Una vez que los casos de uso alcanzan la madurez suficiente, colaboramos con socios industriales que donan créditos para la implementación en dispositivos cuánticos: primero en simuladores y luego en QPU [unidades de procesamiento cuántico]. Este es el segundo pilar: centrarnos en el acceso».

Tercer pilar: Avanzar en la creación de capacidad

«El tercer pilar de la actividad se centra en cómo escalar a nivel global, cómo integrar las zonas geográficas desatendidas que no han iniciado su trayectoria cuántica y, en última instancia, participar en la exploración de aplicaciones según sus retos locales. Se trata de trabajar para aumentar la inclusión y el acceso equitativo mediante actividades de formación y capacitación.

El año pasado pusimos en marcha un consorcio educativo con varios proveedores de formación académica e industrial para compartir buenas prácticas, reunir recursos y hacerlos accesibles a las zonas geográficas objetivo, que son África, el Sudeste Asiático y América Latina.

Junto con los miembros del consorcio educativo, OQI está apoyando a organizaciones locales para desplegar actividades educativas, como hackathons. Por ejemplo, habrá un hackathon apoyado por OQI en Ghana en julio, y varios otros en Grecia, Egipto, Tailandia, etc., en 2025 y 2026. Además, estamos estudiando programas de tutorías y prácticas que ayuden a crear capacidad de conocimiento a escala mundial».

Cuarto pilar de actividad: Activar la gobernanza multilateral para los SDGs

«El otro público objetivo de la OQI en términos de educación son los diplomáticos, embajadores y responsables políticos. Esto se enlaza con el cuarto pilar, que se refiere a la gobernanza y la diplomacia científica. Dotar a los diplomáticos de información científica sobre lo que significa la cuántica, en qué punto nos encontramos en términos de desarrollo tecnológico, cuáles son los posibles retos y las implicaciones geopolíticas; proporcionamos una plataforma neutral de múltiples partes interesadas para fomentar un diálogo multilateral con el objetivo de acelerar un enfoque de gobernanza eficaz.

Hemos diseñado un Juego de Diplomacia Cuántica, que es una simulación de juego de rol para sumergir a los participantes en la anticipación de las implicaciones geopolíticas de la computación cuántica y explorar activamente la gobernanza multilateral. El juego se jugó en Washington y en la Universidad Técnica de Múnich a principios de este año y se «jugará» en Filipinas, Costa Rica, etc. durante el proyecto piloto de OQI».

Retos para garantizar el uso de la ciencia cuántica para el bien y para todos

Catherine reflexiona sobre la naturaleza colaborativa del trabajo del OQI y destaca los principales retos a que enfrenta, estableciendo puentes de conocimiento y comunicación entre las distintas partes interesadas y geografías.

«Uno de nuestros grandes retos está en la traducción. Voy a ponerles un ejemplo concreto de desarrollo de aplicaciones. Como se trata de equipos multidisciplinares, tenemos que encontrar constantemente la manera de hablar un lenguaje común para ser eficaces en la colaboración entre, por ejemplo, expertos en cuántica y expertos en otras áreas.

Otro reto es capacitar a los investigadores y desarrolladores que quieran participar con ideas para llevar adelante una aplicación. Hemos desarrollado una metodología rigurosa para guiar a los participantes desde la idealización hasta la prueba de concepto, de modo que propuestas sólidas puedan conducir a la implementación de las aplicaciones en ordenadores cuánticos en el futuro. La situación actual es que muy pocos participantes de zonas geográficas desatendidas por la cuántica tienen el nivel suficiente para contribuir de forma significativa a la creación de aplicaciones sólidas, por lo que nos queda mucho por hacer en la OQI y con nuestros colaboradores. Esta es la realidad, y también valida la necesidad de nuestras actividades educativas».

Aunque estos retos ponen de manifiesto la complejidad de crear aplicaciones cuánticas de alta calidad, Catherine subraya la importancia de fomentar la colaboración mediante el rigor, la resistencia y la resolución de problemas prácticos.

«Tenemos que ser realistas; nadie aprende cuántica de la noche a la mañana, y no todo el mundo necesita conocer la informática cuántica en profundidad. A la hora de explorar aplicaciones, es importante contar con expertos locales que conozcan sus retos, sus propias realidades, y así estas aplicaciones podrían tener un impacto real, especialmente en comunidades y geografías desatendidas. Por ejemplo, en algunas zonas quieren prevenir las catástrofes naturales y nosotros podríamos predecir las inundaciones con mayor exactitud gracias a la computación cuántica. Este es un problema real en Malasia, por ejemplo, es un problema cercano a su corazón. En OQI, estamos apoyando el desarrollo de casos de uso que tengan impacto, y colaborando con las autoridades locales para que el impacto pueda dirigirse a estos países afectados».

La pasión por la ciencia y la colaboración como motivación para impulsar cambios globales

El enfoque de OQI refleja algo más que una estrategia: habla de los valores que han guiado la trayectoria de Catherine desde el principio. No solo le motiva la tecnología en sí, sino también la colaboración mundial que puede fomentar y los retos globales que puede abordar. Una profunda pasión por la ciencia cuántica y una firme creencia en el poder de la colaboración han conformado la trayectoria profesional de esta notable mujer de la cuántica desde que era una niña.

«Cuando tenía seis años, decidí que quería ser químico, ¡aunque a esa edad no sabía realmente lo que eso significaba! Como estudiante de licenciatura, lo primero que aprendí fue que odiaba los laboratorios experimentales de química y, por suerte, enseguida encontré un curso sobre mecánica cuántica aplicada a la química y me dije, esto es, esto es sobre lo que más quiero aprender. Acabé haciendo un doctorado en química teórica y física molecular. A partir de ahí, trabajé como investigador durante varios años. Aparte de la cuántica, mi otra pasión, que ha crecido desde mis años de doctorado, es la colaboración. Mi tesis doctoral fue en co-tutela entre dos universidades, en Quebec y en París, y aprendí a tender puentes entre los dos departamentos de química y física de dos países distintos. Como teórico, también colaboré con experimentadores de varios países. Conocer distintas culturas científicas y distintos enfoques de la ciencia fue maravilloso. Este contacto tan temprano alimentó mi pasión por la colaboración y definió mi papel y mi carrera como investigador, y me llevó a la diplomacia científica».

Aunque 2035 no está tan lejos, la computación cuántica aún está en pañales. El futuro está abierto, lo que significa que tenemos una oportunidad única de colaborar en su desarrollo para el bien común. Y todo el mundo puede participar.

«Para participar en la diplomacia científica en acción, como lo que hacemos en OQI en el campo de la computación cuántica, no hace falta ser necesariamente un experto en cuántica. Para los no expertos, es una oportunidad de mantenerse informados sobre el desarrollo científico y participar activamente en la configuración del futuro a través del diálogo y el intercambio entre los científicos y los responsables de la toma de decisiones».

Aunque la OQI se centra principalmente en la computación cuántica, otras tecnologías cuánticas emergentes también pueden contribuir a abordar los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS). Es esencial que los diplomáticos y organizaciones como GESDA permanezcan atentos a estos avances.

«Mi mensaje para todos es que lo importante es ser curioso, comprender la importancia de la cooperación en la intersección de la ciencia y la diplomacia. Tenemos esta gran oportunidad de aplicar la cuántica en beneficio de toda la humanidad».

Imagen de cabecera: Marc Bader.