Desde su fundación en 2018, Universal Quantum (UQ) ha tenido una «visión algo idealista» de querer construir un ordenador cuántico que sea útil para la humanidad.

«Nuestros fundadores, el director ejecutivo, el Dr. Sebastian Weidt, y el director técnico, el profesor Winfried Hensinger, así como la empresa en general, siempre han abordado la idea de construir un ordenador cuántico desde un punto de vista bastante equitativo: esa es nuestra visión», explica Mark Webber, responsable de algoritmos cuánticos de Universal Quantum, a DCD.

«Por supuesto, hay muchas aplicaciones que nos entusiasman desde un punto de vista más económico, y no las descartamos, pero lo que realmente nos emociona son aquellas aplicaciones que pueden cambiar la vida de las personas».

Universal Quantum se escindió de la Universidad de Sussex en 2018 y se basa en la investigación realizada por sus dos fundadores sobre el desarrollo de ordenadores cuánticos de iones atrapados. Con sede en unas instalaciones de investigación y fabricación de última generación en Haywards Heath, cerca de Brighton, en la costa sur de Inglaterra, la empresa ha pasado de ser un equipo de unas ocho personas cuando Webber se incorporó en 2021 a una organización que ahora emplea a más de 100 personas.

En la actualidad, Webber dirige un equipo de científicos que investigan tanto las aplicaciones cuánticas —«cómo utilizaremos los ordenadores cuánticos»— como la corrección de errores cuánticos, que, según él, es «una parte realmente fundamental de la historia que nos permite saber cuándo y cómo serán útiles los ordenadores cuánticos», aunque quizá no sea tan relevante para aquellos que están interesados únicamente en las aplicaciones prácticas de la computación cuántica.

Para empresas como UQ, que están desarrollando la tecnología subyacente y también quieren asegurarse de que esta tecnología se gestione y se implemente de forma responsable, cuando se trata de la lista de aplicaciones útiles y equitativas para los ordenadores cuánticos, las ciencias de la vida ocupan uno de los primeros puestos. Webber afirma que esto se debe, en parte, a que la capacidad de la comunidad científica para diseñar fármacos se ve obstaculizada por las limitaciones que tienen los ordenadores clásicos para simular el impacto de estos fármacos.

Entra en escena la computación cuántica.

Cuántica para el bien

Fue esta filosofía de «cuántica para el bien» la que llevó a la UQ al Open Quantum Institute (OQI) y, en última instancia, al proyecto que es el tema central de nuestra conversación: ¿Puede la computación cuántica ayudar a curar la endometriosis?

La endometriosis es una afección en la que células similares a las del revestimiento del útero crecen en otras partes del cuerpo. Aunque la endometriosis se encuentra con mayor frecuencia en zonas cercanas al útero, como los ovarios, las trompas de Falopio y el revestimiento de la pelvis, también puede afectar a órganos como la vejiga y el intestino. Se estima que, a nivel mundial, alrededor del 10 % de las mujeres en edad reproductiva y las personas asignadas como mujeres al nacer viven con esta afección, lo que equivale a unos 190 millones de personas.

Se desconoce la causa de la endometriosis y, actualmente, no existe cura. Aunque la cirugía es una opción para algunas personas —desde la extirpación de las células de endometriosis o de partes de los órganos afectados hasta una histerectomía completa—, la enfermedad se trata más comúnmente con analgésicos de venta libre u hormonas, como la píldora anticonceptiva combinada.

El Open Quantum Institute fue creado en marzo de 2024 por el Geneva Science and Diplomacy Anticipator (GESDA) en colaboración con la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) de las Naciones Unidas, el CERN y otros organismos internacionales. Sirve como plataforma neutral para explorar y apoyar casos de uso cuántico con beneficio público global, incluyendo la ciencia climática, la sanidad, la seguridad alimentaria y otros.

Parte del enfoque de OQI es garantizar que las tecnologías cuánticas se desarrollen y apliquen en consonancia con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de las Naciones Unidas, que abarcan, entre otras muchas cosas, las ciencias de la vida.

Webber afirma que la UQ no se acercó inicialmente a la OQI con el objetivo de curar la endometriosis, sino que el proyecto surgió como resultado de sucesivas conversaciones entre ambas partes sobre lo que se podía lograr en consonancia con los Objetivos de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas en los que se centra la OQI.

Las ciencias de la vida se han convertido en un tema central para la UQ porque, según Webber, su impacto es elevado, pero también porque las ventajas de los ordenadores cuánticos en este ámbito ya se conocen bastante bien: hay problemas en el campo de las ciencias de la vida que ya despiertan el interés de las empresas de computación cuántica, como la optimización de los datos clásicos y el aprendizaje automático, por ejemplo.

«[En la UQ] nos centramos en la equidad... lo que hemos demostrado a través de intentos de colaboración en los que hemos buscado aportar valor que no sea únicamente desde una perspectiva más comercial, o lo que nos reporta más beneficios», afirma Webber. «Así que, en ese sentido, coincidíamos con OQI».

A medida que avanzaban las conversaciones entre la UQ y OQI, los dos socios trabajaron juntos para definir un objetivo que les entusiasmara a ambos.

«Al principio, el objetivo era bastante amplio y se centraba en el diseño de fármacos, un área que genera mucho entusiasmo y en la que contamos con cierta experiencia interna sobre cómo creemos que podríamos utilizar un ordenador cuántico para ayudar en ese ámbito», explica Webber. «A medida que avanzaban las conversaciones, decidimos enfocar el objetivo y, en concreto, centrarnos en la salud de la mujer. Una vez que tomamos la decisión de centrarnos en la salud de la mujer, una aplicación concreta pasó a primer plano: la endometriosis».

Este proyecto concreto tiene como objetivo explorar cómo las simulaciones cuánticas pueden acelerar el descubrimiento de terapias no hormonales y estables que se dirijan a la endometriosis, centrándose en las poblaciones desatendidas de las regiones rurales o en desarrollo económico.

«Seamos sinceros, gran parte del trabajo que vamos a realizar, innovar en los algoritmos cuánticos y comprender el hardware cuántico, no es específico para la endometriosis», señala Webber. Sin embargo, gran parte del trabajo que la UQ tiene previsto realizar en colaboración con químicos cuánticos clásicos y empresas de diseño de fármacos se centrará en la endometriosis como caso de uso.

Y aunque Webber afirma que OQI proporciona cierta financiación para el proyecto, ese no fue el principal atractivo para QC. «[OQI] es un nombre que abre puertas y, al enarbolar su bandera, podemos atraer también a otros colaboradores».

Desde el punto de vista de la ejecución, los aspectos técnicos del proyecto recaerán directamente en la UQ, y Webber afirma que la empresa tiene previsto organizar talleres con usuarios finales del ámbito de las ciencias de la vida y el diseño de fármacos, entre los que se incluyen expertos de los campos de la biomedicina, la química computacional y la salud de la mujer. Esto ayudará a salvar la brecha entre las simulaciones clásicas para el modelado complejo y los algoritmos cuánticos, y, en última instancia, permitirá a la UQ reproducir sistemas biomoleculares en procesadores cuánticos, en un esfuerzo por integrar mejor estos conocimientos en los flujos de trabajo de descubrimiento de fármacos.

Las empresas farmacéuticas utilizan una combinación de técnicas para la simulación, no solo ordenadores clásicos, afirma Webber, lo que significa que «mantener esas conversaciones y comprender la perspectiva de los usuarios finales es realmente importante». Explica: «Es muy importante trabajar con aquellos que entienden la versión clásica de las simulaciones que están ejecutando, porque en Universal Quantum tenemos diversas habilidades, pero no somos expertos mundiales en dinámica de fluidos computacional, diseño de fármacos u optimización de carteras».

«Principalmente contamos con los conocimientos técnicos necesarios en materia de hardware cuántico y algoritmos cuánticos, por lo que es importante aunar ambos y trabajar con usuarios finales que comprendan los cuellos de botella clásicos y cómo formulan sus problemas, ya que cuando se planea utilizar un ordenador cuántico, no basta con tomar el algoritmo que se utiliza actualmente en un ordenador normal y ejecutarlo en el ordenador cuántico».

Gran parte del trabajo se centra en mapear el problema, comprender dónde se pueden obtener ventajas utilizando ordenadores cuánticos y cómo maximizar esa ventaja. Los ordenadores cuánticos «no son una solución milagrosa, pero son intrínsecamente mejores en todas las tareas», afirma Webber.

Y continúa: «Es necesario combinar una comprensión profunda de la formulación del problema del usuario final, en la que nos basamos a través de la colaboración, con el conocimiento del algoritmo cuántico para encontrar la mejor manera de resolver ese problema».

La carrera ha comenzado

Aunque las posibles aplicaciones del sistema de Universal Quantum son motivo de entusiasmo, no se logrará nada a menos que se demuestre que la tecnología funciona.

UQ se centra en el desarrollo de un ordenador cuántico de ionenes atrapados, uno de los diferentes enfoques tecnológicos para la computación cuántica que están investigando actualmente las empresas. Como explica Webber, «en este momento es una especie de carrera y no está claro cuál es la mejor tecnología subyacente para avanzar».

En un nivel básico, dentro de un ordenador cuántico de iones atrapados, los iones individuales, también conocidos como átomos con carga eléctrica, representan qubits, que son controlados por campos electromagnéticos. Las operaciones cuánticas se realizan utilizando pulsos láser o microondas, que pueden manipular los estados internos de los iones y las interacciones entre ellos.

Aunque los ordenadores cuánticos ya existen, Webber afirma que la mayoría de los sistemas actuales no son útiles porque no tienen suficientes qubits (bits cuánticos). Para que los ordenadores cuánticos sean útiles, es necesario escalarlos de la forma más rápida, eficiente y económica posible, y aunque varias empresas han superado ya el umbral de los 100 qubits, Webber afirma que, independientemente de la tecnología, esos qubits siguen siendo ruidosos y difíciles de controlar, lo que los hace inadecuados para abordar problemas a gran escala.

Universal Quantum ha apostado su reputación por el enfoque de iones atrapados, que le permite escalar de la forma más rápida y eficiente, pero Webber afirma que la empresa también cree que «hay algo de verdad» en la idea de que este enfoque es el más adecuado para las aplicaciones de las ciencias de la vida.

Sin embargo, afirma: «Creo que lo que realmente diferenciará el hardware cuántico y su idoneidad para las aplicaciones no es la especificidad de las propiedades del hardware para la aplicación, sino únicamente el grado de avance del hardware, que variará enormemente a medida que ampliemos nuestro calendario entre los diferentes proveedores de hardware.

«Hay diferentes puntos fuertes y débiles. Existe una gran variación en la fidelidad de las operaciones físicas, la calidad del control y la velocidad de las operaciones es un factor importante que varía enormemente».

Aunque UQ tiene la endometriosis firmemente en su punto de mira, en última instancia, la empresa es un proveedor de hardware cuántico, y Webber explica que, para la empresa, el objetivo principal será la mejora continua de su hardware para poder construir un ordenador cuántico que ofrezca una ventaja.

«[Mientras este proyecto esté en marcha], nuestro hardware cuántico se desarrollará, se presentará y se mejorará. En algún momento, estoy seguro de que estaremos ejecutando cosas en nuestro hardware de primera generación, pero ese no es el objetivo principal de este proyecto», afirma.

«Nos centramos en construir máquinas a gran escala que tengan un impacto muy importante, y no creemos que estos dispositivos de primera generación, ni los nuestros ni los de nadie, vayan a poder ofrecer eso, salvo quizá en algunas situaciones muy específicas en las que algunas técnicas ingeniosas nos proporcionen algo que nos entusiasme.

Estos dispositivos de primera generación se encuentran más en el ámbito de las herramientas de aprendizaje: se utilizan para comprender cómo funcionan y realizar demostraciones de casos de uso, pero no para dar respuestas definitivas».

El futuro es prometedor, pero aún no ha llegado

En este momento, el proyecto para curar la endometriosis se encuentra aún en sus primeras fases, y la UQ está organizando algunos talleres iniciales y creando una red de partes interesadas para comprender mejor sus problemas. Las personas que participan en el proyecto también están elaborando documentación e informes para ayudar a estimar los recursos que serán necesarios para llevarlo a cabo y la viabilidad de los resultados deseados.

También hay mucho trabajo fuera del ámbito cuántico que se está llevando a cabo en paralelo, explica Webber, incluyendo el desarrollo por parte de la UQ de su comprensión del estado actual del diseño de fármacos.

En lo que respecta a este proyecto concreto, la cura de la endometriosis, Webber admite que es poco probable que se obtengan resultados con el hardware de primera generación de la empresa, pero que en tres o cinco años, «sea lo que sea», a medida que el hardware avance, la UQ se encontrará en la mejor posición posible para lograr avances.

Esto se debe a que, como explica, todo el arduo trabajo sobre los algoritmos cuánticos y la comprensión de las expectativas del hardware ya estará en marcha, lo que permitirá a las partes interesadas aprovechar la tecnología mucho más rápidamente que si un proyecto como este nunca se hubiera iniciado.

«Mucho de eso se proporcionará durante un periodo de tiempo concreto, pero esto no será el final de la historia al término de este proyecto, tal y como está definido actualmente», afirma Webber. «En ese momento, dispondremos de esos ingredientes, por lo que se tratará de combinarlos con hardware de calidad suficiente para empezar a realizar los experimentos que realmente proporcionen la ventaja, y eso continuará más allá del alcance de este proyecto».

Este artículo apareció por primera vez en el suplemento DCD Life Sciences. Regístrese aquí para leer el suplemento completo de forma gratuita.