Cada vez oímos hablar más de computación cuántica, pero todavía es una gran desconocida para mucha gente. Sin embargo, la física cuántica forma parte de nuestro día a día desde hace décadas, en los chips del móvil, los láseres o las resonancias magnéticas. La computación cuántica va un paso más allá: es una nueva forma de calcular que aprovecha las leyes que rigen el mundo de los átomos y las partículas subatómicas, con el potencial de resolver algunos tipos de problemas que están fuera del alcance de los ordenadores actuales.
Esta tecnología es una de las más prometedoras de la llamada segunda revolución cuántica. Aunque se encuentra en fase de maduración, despierta un interés creciente entre las empresas. En sectores como la química y el desarrollo de fármacos, la logística o las finanzas, ya se están estudiando y probando aplicaciones concretas.
Eurecat acompaña a las empresas en esta transición desde 2021 y, con el nuevo QuantIA Lab, quiere poner la computación cuántica a su alcance con herramientas de emulación y optimización, para que puedan empezar a explorar sus posibilidades desde ahora.
El algoritmo de Shor, el punto de partida
Los fundamentos de la computación cuántica se sentaron a finales del siglo XX, y uno de sus hitos clave llegó en 1994 con el algoritmo de Shor. El matemático Peter Shor demostró teóricamente que un ordenador cuántico podría factorizar grandes números enteros, es decir, descomponerlos en sus factores primos, a una velocidad inalcanzable para los ordenadores clásicos actuales.
Este desarrollo puso el foco en la computación cuántica, aunque todavía no existía ningún dispositivo capaz de ejecutar el algoritmo, y aceleró la carrera por construir los primeros ordenadores cuánticos reales. Al mismo tiempo, alertó de la amenaza que podía suponer para buena parte de los sistemas criptográficos actuales, que protegen nuestras comunicaciones con protocolos basados precisamente en la factorización de grandes números.
Del bit al cúbit
Para entender cómo funciona esta tecnología, hay que bajar al componente elemental, el cúbit, y a las reglas de la mecánica cuántica que gobiernan su comportamiento. Un ordenador cuántico no es un ordenador clásico más rápido, sino una máquina que procesa la información a partir de principios físicos y formas de programación completamente distintos de los de la lógica binaria.
Un bit solo puede valer 0 o 1. Un cúbit, en cambio, puede representar ambos estados a la vez gracias a la superposición, y vincularse con otros cúbits mediante el entrelazamiento. Estas dos propiedades de la física cuántica permiten trabajar con un gran número de combinaciones de estados, y un tercer fenómeno, la interferencia, permite aumentar la probabilidad de obtener las respuestas correctas y reducir la de las incorrectas.
La tecnología cuántica, sin embargo, va mucho más allá de la potencia de cálculo y se estructura en tres pilares que avanzan en paralelo. El primero es la computación cuántica, que permite abordar problemas extremadamente complejos para la computación convencional, como la simulación y el diseño de moléculas o la optimización. El segundo son las comunicaciones y la criptografía cuánticas, que ofrecen nuevas formas de proteger la información transmitida. Y el tercero es la sensórica cuántica, que mide magnitudes físicas con una precisión extraordinaria y abre nuevas posibilidades en medicina, geología o sistemas de posicionamiento y navegación, incluso sin cobertura de sistemas por satélite como el GPS o Galileo.
Junto a estos tres pilares, y como consecuencia del potencial de la computación cuántica, hay que añadir la criptografía poscuántica. No es una tecnología cuántica, sino clásica, y desarrolla nuevos sistemas criptográficos capaces de resistir la amenaza que Shor anticipó.
El potencial empresarial de la computación cuántica
A corto plazo, el interés de las empresas se concentra, por un lado, en la computación cuántica, por las oportunidades que puede ofrecer, y, por otro, en la criptografía poscuántica, por la urgencia de blindar los sistemas de información corporativos.
En el caso de la computación cuántica, las posibilidades se encuentran en problemas con tantas variables y restricciones que la computación clásica no puede resolverlos en un tiempo razonable. Es el caso de algunos problemas de optimización, como el modelado y el equilibrio de redes de distribución eléctrica.
Este potencial se concreta en tres grandes ámbitos. La optimización cuántica aborda problemas de planificación con muchas restricciones simultáneas, como organizar la producción de una planta química o diseñar cientos de rutas de reparto. El aprendizaje automático cuántico, en cambio, trabaja con grandes volúmenes de datos para clasificar, detectar patrones y anticipar comportamientos. Y la simulación cuántica permite estudiar cómo se comportan moléculas y materiales antes de sintetizarlos o fabricarlos.
Todo ello puede tener impacto en sectores muy diversos: desde la salud y la biotecnología, con el descubrimiento de fármacos y el análisis genómico, hasta la química y los materiales avanzados, la robótica y la fabricación, o la energía y el medio ambiente.
La ventaja cuántica en la industria, todavía en el horizonte
Ahora bien, buena parte de este potencial está por materializarse. Se habla de ventaja cuántica para referirse al momento en que los ordenadores cuánticos resolverán problemas reales con un rendimiento superior al de los convencionales, medido en tiempo de cálculo o en coste energético.
En la mayoría de los casos, todavía no hemos llegado: los cúbits son frágiles y propensos a errores, y desarrollar la corrección de errores necesaria para construir ordenadores tolerantes a fallos sigue siendo uno de los grandes retos científicos y de ingeniería.
Que la ventaja cuántica todavía no sea una realidad no significa que haya que esperar. Aprovechar esta tecnología no requiere tener un ordenador cuántico, sino aprender a formular los problemas en lenguaje cuántico, y eso ya se puede hacer hoy con hardware clásico.
Una puerta de entrada: la emulación y la inspiración cuánticas
La emulación cuántica permite aprender, investigar y plantear casos de uso como se haría con un ordenador cuántico real, pero con procesadores de electrónica clásica. Los emuladores reproducen el comportamiento de los cúbits como si funcionaran en un ordenador cuántico ideal, es decir, sin errores ni ruido. Así se pueden diseñar circuitos cuánticos y validar algoritmos antes de llevarlos al hardware real.
Además de la emulación, existen las tecnologías de inspiración cuántica, como el digital annealer: hardware clásico diseñado para reproducir algunas estrategias de optimización de los ordenadores cuánticos especializados en esta tarea, conocidos como quantum annealers. Su objetivo es encontrar soluciones óptimas entre un número enorme de combinaciones posibles.
Según Adan Garriga, investigador principal de la Línea de Investigación en Computación Cuántica de Eurecat, no hace falta esperar al futuro para sacar partido de la cuántica: combinando estas dos tecnologías con la computación de alto rendimiento (HPC), hoy ya se pueden abordar retos empresariales de gran complejidad computacional.
No hace falta esperar a los ordenadores cuánticos del futuro: hoy ya podemos abordar retos empresariales de gran complejidad computacional.
—Adan Garriga, investigador principal de la Línia de Recerca de Computació Quànticad'Eurecat
Cómo empezar a aplicar la cuántica en la empresa
La cuestión, sin embargo, no es solo disponer de estas tecnologías, sino saber aplicarlas. Aquí es donde entra la experiencia de Eurecat, que lleva años trabajando con empresas en proyectos de computación cuántica.
Esta colaboración empieza mucho antes de cualquier algoritmo: primero hay que identificar los casos de uso en los que la cuántica puede aportar valor, trazar una hoja de ruta y formar al equipo interno. A partir de ahí, las aplicaciones varían según el reto de cada empresa, y el resultado puede ir desde un estudio de viabilidad o una prueba de concepto hasta un software desarrollado a medida.
Los beneficios pueden obtenerse en dos plazos. Hoy, los métodos de inspiración cuántica y los sistemas híbridos, que combinan herramientas cuánticas o emuladas con HPC, ya pueden reducir el tiempo de cálculo y los costes en problemas de optimización concretos. Además, la empresa valida sus casos de uso y capacita a su equipo antes de invertir en esta tecnologia, de modo que estará preparada cuando el hardware cuántico alcance la madurez.
Una infraestructura abierta a la innovación empresarial
Todas estas tecnologías conviven en el al QuantIA Lab, la infraestructura d'emulació i optimització quàntica d'Eurecat a Cerdanyola del Vallès, única a Catalunya i oberta a les empreses.
El equipamiento, que completará su implantación a principios de 2027, combina un emulador de puertas cuánticas de 34 cúbits, un digital annealer capaz de abordar problemas combinatorios de hasta 100.000 variables y un clúster de computación de alto rendimiento (HPC) que hace posibles las soluciones híbridas.
Como explica Joan Mas, director científico del Área Digital de Eurecat, muchos sistemas cuánticos actuales necesitan condiciones operativas muy exigentes, como temperaturas cercanas al cero absoluto, y están sujetos a errores debido a la inestabilidad de los cúbits. El emulador y el digital annealer, en cambio, funcionan con electrónica de semiconductores convencional.
L'emulador i el digital annealer funcionen amb electrònica convencional, sense les temperatures extremes ni els errors dels sistemes quàntics actuals.
—Joan Mas, director científico del Área Digital d'Eurecat
La inversión en el QuantIA Lab supera los 7 millones de euros, de los cuales 1,4 millones proceden del programa Singulares Institucionales del Departamento de Investigación y Universidades de la Generalitat de Catalunya y 2,1 millones están cofinanciados por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) a través del proyecto Quant-IA.
Junto a la infraestructura, Eurecat aporta un equipo multidisciplinar que combina física cuántica, inteligencia artificial y software, y que ayuda a hacer la traducción más difícil de todas, la de un problema de negocio a un algoritmo
No partimos de cero
Detrás del QuantIA Lab hay cinco años de trayectoria. El centro abrió una línea de I+D en programación cuántica en 2021 y, desde entonces, ha participado en diversos proyectos colaborativos.
Uno de los más relevantes ha sido la red Cervera ARQA, con CTIC e ITG, que entre 2023 y 2025 desarrolló demostradores en clasificación de imágenes satelitales, optimización del reparto energético y detección de fraude. Eurecat coordinó el primero: una herramienta que identifica y clasifica elementos como ríos, bosques o ciudades en imágenes del satélite Sentinel-2, comparando computación convencional, cuántica simulada y cuántica pura.
El relevo lo ha tomado ARQADE, que hasta 2028 lleva este trabajo a los ámbitos de la seguridad y la defensa, y en la que Eurecat participa a través del QuantIA Lab. En paralelo, el equipo trabaja en criptografía poscuántica y en aprendizaje automático cuántico híbrido.
Hasta dónde puede llevarnos
Cuando los ordenadores cuánticos sean plenamente operativos y tolerantes a fallos, el salto será de otro orden de magnitud: nuevos fármacos, materiales sostenibles inéditos y optimización a una escala hoy impensable.
Por eso, la computación cuántica aplicada a la industria ha dejado de ser una cuestión de espera. Es una cuestión de preparación. Las empresas que hoy aprendan a formular sus problemas en clave cuántica, validen casos de uso y capaciten a sus equipos estarán en mejor posición para aprovechar la ventaja cuántica cuando llegue. Con el QuantIA Lab, Eurecat refuerza su capacidad de investigación para acompañarlas en este camino.
