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OD OTROS DOCUMENTOS Tecnologías Cuánticas en México Oficina Económica y Comercial de la Embajada de España en Ciudad de México 2023 OD OTROS DOCUMENTOS 25 de agosto de 2023 Ciudad de México Este estudio ha sido realizado por Diana Armero Somolinos Bajo la supervisión de la Oficina Económica y Comercial de la Embajada de España en Ciudad de México http://mexico.oficinas.comerciales.es Editado por ICEX España Exportación e Inversiones, E.P.E. NIPO: 114-23-011-6 https://www.icex.es/es/quienes-somos/donde-estamos/red-exterior-de-comercio/MX/inicio OD 3 Oficina Económica y Comercial de la Embajada de España en Ciudad de México TECNOLOGÍAS CUÁNTICAS EN MÉXICO 2023 Índice 1. Introducción 5 2. Física Cuántica y sus propiedades 7 2.1. Física cuántica 7 2.1.1. ¿Qué es un cuanto o quantum? 7 2.2. Principios de la física cuántica 7 2.3. Fenómenos cuánticos 8 2.3.1. Superposición cuántica 8 2.3.2. Entrelazamiento cuántico 8 2.3.3. Decoherencia 8 3. Principales tecnologías cuánticas y sus aplicaciones 9 3.1. Computación y simulación 9 3.2. Sensores 9 3.3. Comunicación y encriptación 10 4. Sectores beneficiados por las tecnologías cuánticas 11 4.1. Sector financiero 11 4.2. Ciberseguridad 12 4.3. Movilidad y transporte 12 4.4. Sector logístico 12 4.5. Medicina 13 4.6. Ciencia de los materiales 13 5. Tecnologías cuánticas en México 14 5.1. Instituciones 14 5.1.1. LANMAC – Laboratorio Nacional de Materia Cuántica 14 5.1.2. CICESE – Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California 15 5.1.3. Cinvestav – Centro de Investigación y de Estudios Avanzados Unidad Querétaro 15 5.1.4. Instituto Tecnológico de Monterrey 16 5.1.5. CECAv – Centro de Estudios en Computación Avanzada – UNAM 16 5.1.6. IPN – Instituto Politécnico Nacional 16 5.2. Empresas privadas 17 5.2.1. IBM 17 5.2.2. Microsoft 17 5.2.3. Google 18 5.2.4. Honeywell 18 5.2.5. Bosch 18 5.2.6. Proyecto conjunto de BMW Group, Airbus y Quantinuum 18 OD 4 Oficina Económica y Comercial de la Embajada de España en Ciudad de México TECNOLOGÍAS CUÁNTICAS EN MÉXICO 2023 5.3. Asociaciones y bases de datos 19 5.3.1. QWorld 19 5.3.2. División de Información Cuántica de la Sociedad Mexicana de Física 19 5.3.3. Red TC Tecnologías Cuánticas 19 5.4. Eventos 20 5.4.1. Escuela de Cómputo Cuántico – CECAv 20 5.4.2. Escuela sobre la física de materiales cuánticos – SMF 20 5.4.3. Quantum Latino 2023 20 5.5. Otros 20 6. España cuántica 21 OD 5 Oficina Económica y Comercial de la Embajada de España en Ciudad de México TECNOLOGÍAS CUÁNTICAS EN MÉXICO 2023 1. Introducción El mercado global de las tecnologías cuánticas se estima que alcance los 53.200 millones de dólares para 2028. Los gobiernos están altamente interesados en las tecnologías cuánticas: se prevé que América del Norte será el mercado regional más grande para las tecnologías cuánticas en general, China lideraría el mercado en Asia Pacífico con 6.310 millones de dólares y en el mercado europeo, Alemania sería la potencia líder con 3.900 millones de dólares1. Actualmente, las inversiones en las tecnologías cuánticas provienen de los gobiernos, a través de centros de investigación y universidades públicas, seguido de las grandes empresas tecnológicas y de las principales instituciones financieras. El interés de los gobiernos en la tecnología cuántica radica en la multitud de aplicaciones en defensa y seguridad que posee dicha tecnología; por ejemplo, la computación cuántica puede inutilizar todo el cifrado existente y exponerlo a piratería e infiltración, lo que supondría poner en riesgo las transacciones financieras y los secretos de Estado, sin embargo, el cifrado habilitado para la computación cuántica se presenta como un método completamente irrompible. Más allá de computación, las tecnologías cuánticas proporcionan una base para mejorar todas las comunicaciones, aplicaciones, contenido y comercio digitales. En las comunicaciones, la cuántica influirá en todo, desde el cifrado hasta la forma en que las señales se transmiten. En otro ámbito, los sensores de gravedad pueden hacerse significativamente más precisos, lo que proporcionará una amplia gama de aplicaciones: en el campo de la atención médica, supondrá la capacidad de proporcionar un mapeo significativamente mejorado de los órganos vitales; en otras industrias como el transporte, se podrá mejorar sustancialmente la seguridad, especialmente para los vehículos autónomos. La detección y las imágenes cuánticas van de la mano: el procesamiento cuántico de imágenes permite la detección de detalles que, de otro modo, pasarían desapercibidos dentro de las limitaciones actuales de iluminación de fondo o bajos niveles de luz. Las aplicaciones de las imágenes cuánticas son potencialmente muy variadas; algunas son la exploración, el monitoreo y la seguridad. Por ejemplo, el procesamiento de imágenes de gas podría conducir a la detección temprana de fallas en el tanque. En la seguridad pública, pueden ayudar en la búsqueda y el rescate. Otro ejemplo es el de la detección de aeronaves, en función de cambios mínimos en el entorno; aunque también los aviones equipados con tecnología cuántica pueden frustrar esos sistemas de detección, proyectando imágenes que simulan un entorno ambiental normal. 1 Quantum Technology Market 2023 – 2028 Report OD 6 Oficina Económica y Comercial de la Embajada de España en Ciudad de México TECNOLOGÍAS CUÁNTICAS EN MÉXICO 2023 Otra tecnología son los puntos cuánticos, que son nanocristales semiconductores que pueden convertir un espectro de luz entrante en una frecuencia de salida de energía diferente, ya que son lo suficientemente pequeños como para que surjan efectos mecánicos cuánticos y tener propiedades optoelectrónicas que permiten sintonizar los niveles de energía con su longitud de onda o color. Pueden ser utilizados como pantallas, transistores, biosensores, en liberación controlada de fármacos o en imagenología para visualización de células y tejidos. La infinidad y diversidad de aplicaciones en el ámbito comercial y empresarial, así como en la seguridad y en materia de defensa realzan la importancia de la colaboración público-privada para el desarrollo y la implementación de este tipo de tecnologías. En el gráfico 1, se plasma el tamaño de mercado de algunas tecnologías cuánticas en millones de dólares para el año 2028. Como tecnología líder se encuentra la computación cuántica con 17.600 millones de dólares, seguida de la tecnología de puntos cuánticos (liderada por las pantallas). La detección cuántica alcanzará los 1.100 millones de dólares para 2028, casi el doble del tamaño del mercado de imágenes cuánticas y los magnetómetros cuánticos, con 998 millones de dólares, estará liderado por dispositivos superconductores de interferencia cuántica. GRÁFICO 1: MERCADO GLOBAL POR TECNOLOGÍAS CUÁNTICAS PARA EL AÑO 2028 En millones de dólares Fuente: Quantum Technology Market 2023 – 2028 Report En este informe se recoge, en primer lugar, una introducción de las leyes de la física cuántica y sus propiedades, seguido de cuáles son las principales tecnologías cuánticas y sus aplicaciones y qué sectores son los más beneficiados. A continuación, se proporciona una panorámica de las tecnologías cuánticas en México, indicando los organismos e instituciones que desarrollan proyectos sobre la materia, las asociaciones que existen en el país, que eventos se organizan y, por último, se presentan los avances cuánticos de las empresas españolas con presencia México. 17600 14900 1100 998 0 5000 10000 15000 20000 Computación cuántica Puntos cuánticos Detección cuántica Magnetómetros cuánticos OD 7 Oficina Económica y Comercial de la Embajada de España en Ciudad de México TECNOLOGÍAS CUÁNTICAS EN MÉXICO 20232. Física Cuántica y sus propiedades 2.1. Física cuántica La física cuántica es una rama de la ciencia que estudia la naturaleza a escala atómica y subatómica. Analiza las características, comportamientos e interacciones de la materia cuando las dimensiones de ésta son muy pequeñas tales como, el núcleo atómico, el átomo y las moléculas, principalmente. Las propiedades de la física cuántica son muy diferentes a las de la física clásica, que describen la naturaleza a nuestra escala: se caracteriza principalmente por no ser determinista sino probabilista. La física cuántica surgió en la primera mitad del XX. Hasta entonces se creía que la energía era emitida, propagada y absorbida de forma continua e infinita y fue Max Planck quien por primera vez planteó que la energía en sistemas ligados (ej. átomo) no se intercambia de forma continua, sino en forma discreta lo cual implica la existencia de paquetes mínimos de energía, llamados cuantos. 2.1.1. ¿Qué es un cuanto o quantum? El cuanto (quantum, en latín) es la mínima cantidad de cualquier entidad física. Este término fue tomado directamente del latín por el físico alemán Max Planck, y se refiere a la menor cantidad de energía concentrada en una partícula. 2.2. Principios de la física cuántica Las partículas subatómicas poseen propiedades muy diferentes a las que nosotros experimentamos en el mundo macroscópico, todo ello basado en unos principios que sustentan la física cuántica muy diferentes a los de la física clásica. Gracias a estos principios y al desarrollo de la teoría cuántica, disfrutamos hoy en día de tecnologías como el láser, los dispositivos electrónicos basados en los semiconductores o la resonancia magnética. Sin embargo, hoy se habla de tecnologías cuánticas como algo novedoso porque esta terminología se refiere a utilizar de forma controlada los aspectos más sutiles de la física cuántica con el objetivo de generar esquemas para manejar la información. Es decir, diseñar dispositivos con una función específica utilizando como herramienta fundamental la lógica derivada de los fenómenos cuánticos. OD 8 Oficina Económica y Comercial de la Embajada de España en Ciudad de México TECNOLOGÍAS CUÁNTICAS EN MÉXICO 2023 2.3. Fenómenos cuánticos Como se ha comentado anteriormente, en la realidad subatómica tienen lugar fenómenos que no ocurren a nivel macroscópico; por ello, se dice que funciona de forma completamente contra intuitiva. Los fenómenos cuánticos son importantes para comprender las actuales tecnologías cuánticas en desarrollo. 2.3.1. Superposición cuántica La superposición cuántica es la propiedad por la que un sistema físico puede estar en diferentes estados a la vez. El sistema físico existe en parte en todos sus teóricamente posibles estados de forma simultánea, pero, cuando se mide, da un resultado que corresponde a solo una de las posibles configuraciones. 2.3.2. Entrelazamiento cuántico El entrelazamiento cuántico es el fenómeno por el que dos sistemas están perfectamente correlacionados sin importar cuán separados estén, de forma que, al interactuar con uno, el otro se entera. La combinación de los fenómenos de superposición y entrelazamiento cuánticos permite multiplicar exponencialmente la capacidad de procesamiento. Además, el entrelazamiento cuántico tiene importantes aplicaciones prácticas en la criptografía y la comunicación cuánticas ya que si una información se intentara interceptar cambiaría su estado cuántico y se detectaría de inmediato. 2.3.3. Decoherencia La decoherencia es la pérdida del estado cuántico debido a factores ambientales, como la radiación, que pueden provocar el colapso del estado cuántico, dando lugar a un estado físico clásico. OD 9 Oficina Económica y Comercial de la Embajada de España en Ciudad de México TECNOLOGÍAS CUÁNTICAS EN MÉXICO 2023 3. Principales tecnologías cuánticas y sus aplicaciones Las tecnologías cuánticas se basan en las propiedades cuánticas de la naturaleza subatómica. Actualmente estamos presenciando una revolución tecnológica en áreas como la computación y la simulación cuántica, los sensores cuánticos, la óptica cuántica, la metrología o los relojes cuánticos. 3.1. Computación y simulación La computación cuántica es la tecnología más extendida, se trata de una rama de la informática, basada en los principios de la mecánica cuántica para desarrollar una computación distinta a la tradicional, capaz de almacenar muchísimos más estados por unidad de información (cúbit) y operar con algoritmos mucho más eficientes a nivel numérico. Un cúbit o bit cuántico es la unidad básica de la computación cuántica, al igual que el bit es la unidad mínima en la computación clásica. Un cúbit es un sistema mecánico-cuántico de dos estados propios. Mientras que en un ordenador clásico la unidad básica de información (bit) puede ser cero o uno, el cúbit puede estar en una superposición de ambos estados al mismo tiempo debido al principio de superposición de la mecánica cuántica. Esta superposición de cúbits permite a las computadoras cuánticas procesar millones de operaciones simultáneamente y eliminar el efecto túnel que afecta a la programación actual en la escala nanométrica. La combinación interdisciplinar de la computación cuántica y de la inteligencia artificial (Quantum Machine Learning) aumenta el número de casos de uso de aplicación de la computación cuántica y mejora los procesos existentes en la inteligencia artificial. 3.2. Sensores Los sensores cuánticos son dispositivos regidos por la mecánica cuántica que detectan el cambio con una muy alta precisión, siendo muy sensibles a las variables físicas como la gravedad o los campos magnéticos. Esto es debido a que los sistemas cuánticos en superposición producen una gran respuesta al cambio. Los sensores son una de las primeras aplicaciones de las tecnologías cuánticas y su implementación es relativamente sencilla, por lo que su comercialización se prevé en el corto plazo. OD 10 Oficina Económica y Comercial de la Embajada de España en Ciudad de México TECNOLOGÍAS CUÁNTICAS EN MÉXICO 2023 Algunas aplicaciones de la metrología cuántica son: la medición del tiempo, los relojes atómicos utilizan las vibraciones de átomos entrelazados para medir el tiempo y tiene el potencial de revolucionar los sistemas de posicionamiento global (GPS), las telecomunicaciones e incluso las transacciones financieras; el escaneo, se van a poder obtener imágenes con mayor precisión en aplicaciones como resonancias magnéticas o como en la visualización de átomos; y la navegación, se podrán manipular los sensores cuánticos de tal manera que reciban estímulos de movimiento bajo tierra o en el interior de edificios. 3.3. Comunicación y encriptación La comunicación cuántica aprovecha las leyes de la física cuántica para proteger los datos. Estas leyes permiten que las partículas que transmiten los datos mediante los cables ópticos tengan un estado de superposición en el que pueden adoptar un estado de cero y de uno de forma simultánea; sin embargo, si un hacker intenta espiar las partículas mientras están siendo transferidas, su estado cuántico súper frágil colapsa en forma de cero o de uno, revelando la intermediación. Desde el punto de vista de la ciberseguridad, esto supone un avance en la seguridad de las comunicaciones. Algunas empresas están aprovechando esta propiedad para crear redes de transmisión de datos altamente confidenciales basadas en un proceso denominado distribución de claves cuánticas (QKD, por sus siglas en inglés). Estas redes resultan ultra seguras. OD 11 Oficina Económica y Comercial de la Embajada de España en Ciudad de México TECNOLOGÍAS CUÁNTICAS EN MÉXICO 2023 4. Sectores beneficiados por las tecnologías cuánticas Las tecnologías cuánticas proporcionan capacidades interesantes para resolverproblemas comerciales del mundo real en ámbitos y sectores tan distintos como las finanzas, salud, energía, ciberseguridad, telecomunicaciones, ingeniería molecular, movilidad, transporte… Por ejemplo, en la industria molecular, la computación cuántica supondrá la obtención de materiales drásticamente mejorados. Asimismo, la computación cuántica es ideal para resolver problemas de optimización: la gestión del tráfico, la optimización de inventarios y cadenas de suministro, la obtención de rutas óptimas, la distribución en redes eléctricas… Tanto el desarrollo de nuevos materiales como la optimación de sistemas y recursos derivan en procesos más sostenibles, maximizando la eficiencia y reduciendo el consumo energético. Por tanto, las tecnologías cuánticas son un beneficio en términos de sostenibilidad. 4.1. Sector financiero Las aplicaciones de la computación cuántica en el sector financiero se darán en simulación, optimización y aprendizaje automático: • La simulación consiste en crear un modelo estadístico para estudiar los resultados de escenarios inciertos y algunas de sus aplicaciones son la fijación de precios de los derivados financieros y el análisis del riesgo asumido al mantener grandes carteras. • En la optimización, los ordenadores cuánticos trabajan para acelerar la capacidad de liquidación de las operaciones, optimizar las carteras de inversión y mejorar el proceso de emparejar empresas con compradores potenciales. El uso de algoritmos cuánticos permitirá añadir nuevas variables a los cálculos para crear productos más adaptados a las necesidades de nuestros clientes, reduciendo drásticamente el tiempo necesario para hacerlos2. • Respecto al aprendizaje automático, la tecnología cuántica puede aplicarse para perfeccionar la clasificación del riesgo crediticio, segmentar los clientes de forma más específica y conseguir una mayor precisión identificando intentos de fraude. Calcular externalidades y comprender la relación entre los diferentes tipos de riesgo es complejo. Sin embargo, un ordenador cuántico reaccionaría rápidamente a los entornos cambiantes y tomaría decisiones casi al instante3. 2 Computación cuántica: ¿qué puede aportar al sector financiero? BBVA, 2022. 3 Getting your financial institution ready for the quantum computing revolution. IBM, 2020. https://www.bbva.com/es/computacion-cuantica-que-puede-aportar-al-sector-financiero/ https://www.ibm.com/downloads/cas/MBZYGRKY OD 12 Oficina Económica y Comercial de la Embajada de España en Ciudad de México TECNOLOGÍAS CUÁNTICAS EN MÉXICO 2023 4.2. Ciberseguridad La programación cuántica supone avances para la encriptación de datos, como el nuevo sistema Quantum Key Distribution (QKD). Esta nueva técnica para el envío de información sensible utiliza señales luminosas para detectar cualquier intromisión en el sistema4. Las propiedades de la física cuántica permiten a dos partes intercambiar señales que un tercero no puede ver, copiar o manipular sin que se detecten de inmediato. Esta capacidad fundamental de detección se puede aprovechar para lograr un acuerdo clave a través de canales de comunicación no confiables. Dado que QKD no se basa en suposiciones sobre la dificultad computacional de los problemas matemáticos, las claves no pueden ser criptoanalizadas matemáticamente, lo que evita el riesgo de un avance matemático imprevisto que comprometa las infraestructuras críticas, o descifre mensajes pasados protegidos con claves cuánticamente vulnerables5. 4.3. Movilidad y transporte La computación cuántica se puede usar para diseñar aviones o automóviles más eficientes. Además, supondrá avances notables en los sistemas de planificación del tráfico y la optimización de rutas. En el sector automotriz, se está usando la computación cuántica para encontrar diseños y materiales más resistentes para las baterías de vehículos eléctricos. Además, la mejora del tiempo de proceso de las tareas de entrenamiento de las redes neuronales y el aumento del volumen de las imágenes a procesar mejora el aprendizaje automático de la inteligencia artificial para los coches autónomos y la visión artificial. La industria aeroespacial se ve beneficiada por el desarrollo de nuevos materiales, la optimización de rutas de vuelos, la asignación de aeronaves en aeropuertos, la planificación de misiones satelitales y la mejora de motores de recomendación, también de aplicación esto último en comercio minorista. 4.4. Sector logístico Una ventaja de la computación cuántica es factorizar una gran cantidad de datos con muchos dígitos a gran velocidad, lo que permite generar nuevas relaciones entre variables, clasificando y reconociendo patrones avanzados, para ejecutar diversos escenarios con variables y restricciones diferentes hasta llegar a una solución óptima. 4 La computación cuántica y las supercomputadoras que revolucionarán la tecnología. Iberdrola, 2023. 5 El impacto de la computación cuántica en la ciberseguridad. Ciberseguridad, 2023. https://www.iberdrola.com/innovacion/que-es-computacion-cuantica https://ciberseguridad.com/guias/nuevas-tecnologias/computacion-cuantica/#Impacto_en_la_Ciberseguridad OD 13 Oficina Económica y Comercial de la Embajada de España en Ciudad de México TECNOLOGÍAS CUÁNTICAS EN MÉXICO 2023 En la cadena de suministro, esto permitirá simular escenarios para la optimización de redes de distribución multimodal y almacenamiento, gestión y diseño de flotas con distintas capacidades, resolver problemas de diseño de empaque, acelerar el proceso de aprendizaje de vehículos autónomos, entre otros. En el sector logístico, algunas empresas han aplicado la computación cuántica para optimización de rutas y gestión de flotas, y siguen desarrollando algoritmos con la finalidad de minimizar los costos de transporte. 4.5. Medicina Actualmente, la creación de medicamentos implica años de experimentos de laboratorio durante las fases de descubrimiento, clínica y preclínica. Con la capacidad computacional exponencialmente mayor de la computación cuántica, los expertos creen que será posible simular con computadoras el efecto de diferentes compuestos químicos sobre organismos a nivel molecular. Esto permitiría diseñar nuevos medicamentos con los computadores de manera mucho más rápida y barata. Otra aplicación con gran potencial es la manipulación molecular, de gran importancia para luchar contra tumores o cánceres. Hoy en día contamos con técnicas nocivas, como los rayos X, y técnicas inocuas, como las resonancias magnéticas para el escaneo de áreas específicas del cuerpo, o con tratamientos como la quimioterapia para luchar contra patologías. Sin embargo, no existen técnicas precisas para poder identificar y modificar células o tejidos específicos de manera no perjudicial. Afortunadamente, el campo de la óptica cuántica, que estudia cómo la materia y la radiación interactúan a nivel cuántico, tiene potencial para llegar a controlar moléculas individuales mediante la radiación que estas emiten y absorben, pudiendo alterarlas, modificarlas y/o destruirlas. Se podría llegar a interactuar de manera individual con las células cancerígenas y destruirlas sin perjudicar ninguna célula sana. Adicionalmente, las aplicaciones en diagnosis molecular, medicina de precisión y nano-biología son incontables6. 4.6. Ciencia de los materiales La computación cuántica ayudará en el avance de la ciencia de los materiales, creando nuevas alternativas y tecnologías más verdes. Una aplicación potencial es el desarrollo de los superconductores de alta temperatura, que permitirían la transmisión de energía sin pérdidas. Los nuevos descubrimientos facilitados por las computadoras cuánticas ayudarán a identificar materiales con las propiedades adecuadas para la superconductividad, un proceso muy complejo fuera del alcance de las computadoras comunes. 6 Lastecnologías cuánticas, una nueva revolución en la medicina. BID, 2019. https://blogs.iadb.org/salud/es/tecnologias-cuanticas/ OD 14 Oficina Económica y Comercial de la Embajada de España en Ciudad de México TECNOLOGÍAS CUÁNTICAS EN MÉXICO 2023 5. Tecnologías cuánticas en México En América Latina es notable un auge de las tecnologías cuánticas. Concretamente, en México, esta actividad se encuentra en una fase de gran crecimiento y desarrollo7: • El país cuenta con expertos con la preparación necesaria para colaborar activamente con sus pares en la NASA, IBM y D-Wave. • Existen programas educativos destinados a la formación en tecnologías cuánticas en importantes universidades del país como IPN, UNAM, ITESM y la Universidad Anáhuac. • En centros e institutos públicos como el Cinvestav o el INAOE se investiga en la materia. De hecho, la producción de artículos científicos y libros especializados en el tema, elaborados por autores nacionales, se ha incrementado de manera significativa en los últimos años. • Se reconocen profesionales mexicanos embajadores del tema que generan tracción, abren brecha y facilitan el acceso al conocimiento. • En México, se realizan periódicamente foros, congresos y encuentros de especialistas en la materia. 5.1. Instituciones 5.1.1. LANMAC – Laboratorio Nacional de Materia Cuántica El Laboratorio Nacional de Materia Cuántica: Materia Ultra fría e Información Cuántica (LANMAC) es un espacio donde se desarrolla la física básica y la tecnología asociada al control de correlaciones clásicas y cuánticas entre materia y luz. Este laboratorio fue fundado por la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT) con el objetivo de desarrollar investigación de vanguardia sobre aspectos básicos y aplicados a sistemas cuánticos, tanto ópticos como materiales. Este laboratorio es un centro de excelencia en el país que vincula labores selectas de investigación básica y aplicada, docencia y divulgación entre grupos nacionales e internacionales. El Laboratorio Nacional de Materia Cuántica es una organización distribuida a lo largo de toda la república mexicana. Está conformado por decenas de físicos teóricos y experimentales de los institutos de Física y Ciencias Nucleares de la UNAM; del Instituto de Física de San Luis Potosí; del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores campus Monterrey; del Instituto Nacional de 7 ¿Computación cuántica a la mexicana? Nexos, 2020. https://lanmac.org.mx/es https://conahcyt.mx/ https://conahcyt.mx/ https://economia.nexos.com.mx/computacion-cuantica-a-la-mexicana/ OD 15 Oficina Económica y Comercial de la Embajada de España en Ciudad de México TECNOLOGÍAS CUÁNTICAS EN MÉXICO 2023 Astrofísica Óptica y Electrónica; y del Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, entre otros. El Laboratorio Nacional de Materia Cuántica está compuesto por distintos laboratorios a lo largo del país, cada uno con una especialidad diferente: • Átomos fríos • Átomos fríos y Óptica Cuántica. • Fotónica Cuántica. Del Centro de Investigaciones en óptica (CIO). • Interacciones no lineales y Óptica Cuántica. De CICESE. • Materia Ultra fría • Óptica aplicada • Óptica Cuántica de Rydberg • Óptica Cuántica ICN • Óptica Cuántica ITESM • Opto mecánica Cuántica • Sensores Cuánticos • Teoría 5.1.2. CICESE – Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California En el Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, el equipo de los doctores Karina Garay y Francisco Serna se encuentra actualmente trabajando en tecnologías de información cuántica. Incursionaron en el problema de la computación cuántica por medios fotónicos y buscan hacer un acercamiento un poco diferente. Para este proyecto tienen una colaboración con el Centro de Nanociencias y Nanotecnología (CNyN) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), además de la Universidad Tecnológica de Troyes en Francia. Estas instituciones ayudan en la otra parte de la propuesta del equipo, que consiste en fabricar estos sistemas cuánticos basados en luz, como circuitos integrados (ejemplos de circuitos integrados: procesador, tarjeta madre, microchips, etc.) que funcionan a base de luz. Además, el equipo ha comenzado a trabajar en un sistema donde puedan tener dos cúbits interactuando entre sí, recordemos que hasta ahora solo se ha trabajado el problema de un cúbit. 5.1.3. Cinvestav – Centro de Investigación y de Estudios Avanzados Unidad Querétaro El Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) ha puesto en funcionamiento el Laboratorio de Tecnologías Cuánticas, donde se experimenta a escala atómica para desarrollar nuevas tecnologías, y al mismo tiempo seguir avanzando en la frontera de la ciencia. Están desarrollando tecnologías cuánticas, específicamente criptografía cuántica y gravimetría. https://lanmac.org.mx/es/labs/atomos-frios https://lanmac.org.mx/es/labs/lafrioc https://lanmac.org.mx/es/labs/fotonica-cuantica https://lanmac.org.mx/es/labs/interacciones-no-lineales-y-optica-cuantica https://lanmac.org.mx/es/labs/lmu https://lanmac.org.mx/es/labs/optica-aplicada https://lanmac.org.mx/es/labs/ocr https://lanmac.org.mx/es/labs/optica-cuantica-icn https://lanmac.org.mx/es/labs/optica-cuantica-itesm https://lanmac.org.mx/es/labs/opto-mecanica-cuantica https://lanmac.org.mx/es/labs/if-uaslp https://lanmac.org.mx/es/labs/teoria https://www.cicese.edu.mx/ https://www.cinvestav.mx/ https://quantumtechlab.qro.cinvestav.mx/ OD 16 Oficina Económica y Comercial de la Embajada de España en Ciudad de México TECNOLOGÍAS CUÁNTICAS EN MÉXICO 2023 Los objetivos de este laboratorio es realizar el primer Condensado de Bose de Einstein atómico en México: un estado de la materia en el que todas sus componentes (átomos) están condensados en el mismo estado cuántico, el de menor energía, donde se mueven muy lentamente. En el laboratorio se trabaja a escalas de ultra baja energía, donde los átomos manifiestan su naturaleza cuántica y sus estados pueden exhibir fenómenos como la superposición, la interferencia de ondas de materia, y el entrelazamiento cuántico, los cuales pueden ser utilizados para crear tecnologías como la criptografía cuántica o la metrología de ultra alta precisión. 5.1.4. Instituto Tecnológico de Monterrey Salvador Elías Venegas Andraca, profesor investigador en el departamento de computación del Instituto Tecnológico de Monterrey campus Estado de México, colaboró en el desarrollo de una capa adicional de seguridad al protocolo de blockchain, a efecto de proteger los protocolos de criptografía de esta tecnología de bloques contra ataques de computadoras cuánticas. Además, el Instituto Tecnológico de Monterrey cuenta con el grupo de investigación Fotónica y Sistemas Cuánticos, enfocado en el diseño, la implementación y la aplicación de sistemas fotónicos y cuánticos en metrología, comunicaciones y cómputo cuántico, ingeniería de luz estructurada y sistemas no lineales. 5.1.5. CECAv – Centro de Estudios en Computación Avanzada – UNAM El Centro de Estudios en Computación Avanzada coordina la creación de redes académicas colaborativas para fomentar la investigación, la vinculación y la difusión en el área de Computación y brindar apoyo a los programas educativos a nivel licenciatura y posgrado. El CECAv promueve la creación de laboratorios, seminarios y conferencias, coordina congresos de la UNAM, apoya a las entidades académicas en el diseño y la actualización de los planes de estudios, así como, desarrolla y coordina redes de investigación y docencia en las áreas de cómputo. 5.1.6. IPN – Instituto Politécnico Nacional El Centro de Investigación en Computación (CIC) del Instituto Politécnico Nacional es un organismo que realiza investigacióncientífica y tecnológica, así como la formación de recursos humanos en el nivel posgrado, en las áreas de Ciencias de la Computación e Ingeniería de Cómputo. Dentro de este organismo, recientemente se ha creado el laboratorio de Ciencia de la Información Cuántica (CdIC), que se enfoca en la fundamentación teórica, creación, diseño, implementación y simulación de algoritmos cuánticos e híbridos (cuánticos-clásicos de optimización o aprendizaje automático. https://tec.mx/es/investigacion/fotonica-y-sistemas-cuanticos https://tec.mx/es/investigacion/fotonica-y-sistemas-cuanticos https://cecav.unam.mx/ https://www.cic.ipn.mx/ OD 17 Oficina Económica y Comercial de la Embajada de España en Ciudad de México TECNOLOGÍAS CUÁNTICAS EN MÉXICO 2023 5.2. Empresas privadas Las grandes potencias del mundo, así como las empresas tecnológicas más importantes están compitiendo por alcanzar la supremacía en el campo de la computación cuántica: Microsoft Corp., IBM, D-Wave Systems Inc, Amazon, Alibaba, Facebook, SpaceX y Google (Alphabet) buscan ser los primeros en construir una computadora cuántica escalable de grado comercial. Por otro lado, algunas organizaciones que cuentan con ordenadores cuánticos ofrecen a los desarrolladores, investigadores y empresas que lo necesitan una plataforma para desarrollar y probar algoritmos cuánticos en ordenadores cuánticos reales. Lo hacen a través de la nube, lo que se conoce como Quantum as a Service (QaaS). Estas empresas son Alibaba Cloud, Amazon Braket, D-Wave Leap, Google Quantum AI, IBM Quantum, IonQ Quantum Cloud, QC Ware Forge, Quantinuum AI, QuTech Inspire, Terra Quantum, Xanadu Cloud, entre otras. En la actualidad, no se conoce la existencia de empresas privadas mexicanas dedicadas a la cuántica. A continuación, se presentan algunas de las empresas internacionales más avanzadas en la investigación y en el desarrollo de tecnologías cuánticas y que tienen presencia en México. 5.2.1. IBM IBM es de las empresas pioneras en el ámbito cuántico. Ofrece uno de los primeros ordenadores cuánticos con acceso público y dispone de las plataformas IBM Quantum Composer e IBM Quantum Lab que permiten el acceso en la nube a los servicios de computación cuántica. Además, es desarrollador de su propio software cuántico denominado Qiskit. En 2022, lanzó Osprey, un procesador cuántico de 433 cúbits y para finales de 2023 se espera el lanzamiento de Condor, computadora cuántica de 1.121 cúbits. Aunque existen otras computadoras cuánticas con más qubits, Condor será el procesador cuántico de propósito general más grande del mundo. Otros de sus proyectos en el medio plazo son: Flamingo, con al menos 1.386 cúbits, estimado para 2024 y Kookaburra, con más de 4.158 cúbits para el 2025. 5.2.2. Microsoft Microsoft es otra de las grandes compañías que se está posicionando en el terreno de la cuántica. Para llegar a las empresas utiliza su plataforma bautizada como Microsoft Azure Quantum, por la que ofrece acceso a recursos cuánticos sin los elevados gastos y costes de infraestructura que suelen conllevar. Además, Microsoft ha lanzado Azure Quantum Elements, para permitir a los investigadores integrar sus avances en computación de alto rendimiento (HPC), Inteligencia Artificial y computación cuántica. Por otro lado, ha conseguido crear y controlar cuasipartículas muy estables, a las que ha denominado majoranas y en las que se basará para la construcción de su propia supercomputadora cuántica. OD 18 Oficina Económica y Comercial de la Embajada de España en Ciudad de México TECNOLOGÍAS CUÁNTICAS EN MÉXICO 2023 5.2.3. Google Por supuesto, Google también está desarrollando tecnología cuántica, de hecho, ha sido el primero en desarrollar un sistema de corrección de errores para la computación cuántica que permite reducir los errores generados en la manipulación y la medida de los cúbits, uno de los mayores problemas que existe en computación cuántica. Google Quantum AI es el grupo de investigación de Google que reúne a científicos e ingenieros y para avanzar en el estado del arte de la computación cuántica y desarrollar herramientas para que los investigadores operen más allá de las capacidades clásicas. Construyen procesadores y desarrollan algoritmos cuánticos. 5.2.4. Honeywell Honeywell es otra de las compañías que ha construido un ordenador cuántico, sin embargo, su propuesta es diferente a los sistemas cuánticos de Google e IBM, ya que estos apuestan por cúbits que se fabrican con materiales superconductores mientras que Honeywell lo hace por los iones. Por otro lado, Honeywell Quantum Solutions (HQS), mediante la alianza comercial con la empresa Cambridge Quantum (CQ) lanza Quantinuum, presentada como una de las empresas de computación cuántica full-stack más grandes del mundo. Ofrece productos y soluciones enfocados en respaldar la ciberseguridad y el cifrado, el descubrimiento y la entrega de fármacos, la ciencia de materiales, las finanzas, el procesamiento y la optimización en las principales industrias. 5.2.5. Bosch Bosch ha firmado un acuerdo de colaboración con IBM para emplear 20 de sus computadoras cuánticas en la búsqueda de materiales para vehículos eléctricos. La capacidad de estos ordenadores permitirá simular la construcción de los sistemas de propulsión eléctricos ya sean baterías, imanes o pilas de combustible e intentar suplir la necesidad de tierras raras. Además, en otra vertiente, Bosch ha creado una nueva unidad de negocio para la comercialización de sensores cuánticos. 5.2.6. Proyecto conjunto de BMW Group, Airbus y Quantinuum BMW Group, Airbus y Quantinuum colaboran para acelerar la investigación sobre movilidad sostenible utilizando ordenadores cuánticos de última generación. Han desarrollado un flujo de trabajo híbrido cuántico-clásico para acelerar la investigación futura en simular sistemas cuánticos, centrándose en las reacciones químicas de los catalizadores de las pilas de combustible. OD 19 Oficina Económica y Comercial de la Embajada de España en Ciudad de México TECNOLOGÍAS CUÁNTICAS EN MÉXICO 2023 5.3. Asociaciones y bases de datos 5.3.1. QWorld La asociación QWorld es una organización sin fines de lucro que reúne a nivel mundial a investigadores y entusiastas de la computación cuántica. A través de oportunidades de educación y desarrollo de habilidades, QWorld está capacitando a la próxima generación de científicos cuánticos. Su objetivo principal es popularizar las tecnologías y el software cuánticos y buscan personas, grupos, instituciones, organizaciones y empresas entusiastas para trabajar y operar juntos en el desarrollo de un ecosistema cuántico abierto. QWorld establece grupos cuánticos locales activos y colaborativos, a los que denomina QCousins. Estos grupos organizan eventos en sus regiones, a menudo comunicándose en el idioma nativo. Uno de los QCounsins es QMexico, comunidad de estudiantes e investigadores de México y Colombia entusiastas de desarrollar recursos educativos para crear y promover un ecosistema de computación cuántica en México. 5.3.2. División de Información Cuántica de la Sociedad Mexicana de Física En 2007, la Sociedad Mexicana de Física creó la División de Información Cuántica (dICu). Esta reúne a físicos, investigadores y estudiantes relacionados con la física cuántica de todo México. La división se reúne anualmente para tratar los temas más relevantes del momento en el ámbito cuántico. 5.3.3. Red TC Tecnologías Cuánticas La Red Temática de Conacyt TC se trata de una base de datos que se actualiza en tiempo real conforme los miembros de la Red ingresan información a través de sus cuentas de usuario. Está formada por 71 integrantes: 7 investigadores que forman parte del Comité Técnico Académico y 64 investigadores asociados a la Red TC. Los investigadores forman parte de universidades o centrosde investigación y comparten en la base de datos sus proyectos, líneas de investigación o temas de tesis. En la base de datos se contabilizan las líneas de Investigación, las instituciones asociadas, las dependencias asociadas, los investigadores asociados, los posdoctorales asociados, los estudiantes asociados, los laboratorios asociados, las empresas vinculadas, las becas disponibles, los temas de tesis y las estancias de verano. https://qworld.net/ https://qworld.net/qmexico/ http://redtc.nucleares.unam.mx/ OD 20 Oficina Económica y Comercial de la Embajada de España en Ciudad de México TECNOLOGÍAS CUÁNTICAS EN MÉXICO 2023 5.4. Eventos 5.4.1. Escuela de Cómputo Cuántico – CECAv El Centro de Estudios en Computación Avanzada (CECAv) lanzó en 2022 la Escuela de Cómputo Cuántico y este año 2023 ha tenido lugar la segunda edición. El objetivo es impulsar la formación de cuadros y talentos humanos, así como de promover un mayor conocimiento e investigación científica y tecnológica que permitan incidir en la solución de los grandes problemas que enfrentamos como sociedad. Consiste en una escuela híbrida: por un lado, las clases del curso se imparten en modalidad presencial teniendo como sede el ICN, que ejerció como instancia organizadora junto con el Centro de Estudios en Computación Avanzada y la Facultad de Ingeniería de la UNAM; por otro lado, las conferencias magistrales con especialistas de México y el extranjero se desarrollaron en la modalidad online. 5.4.2. Escuela sobre la física de materiales cuánticos – SMF La Sociedad Mexicana de Física organiza durante los días 23 al 26 de octubre de 2023 la primera Escuela sobre la física de materiales cuánticos, con el objetivo de motivar e impulsar el estudio de estos materiales en México a través de pláticas, cursos sobre los avances y perspectivas de diferentes tópicos relacionados con nuevos fenómenos y propiedades físicas. 5.4.3. Quantum Latino 2023 Este evento pretende conectar a toda la comunidad Cuántica en Latinoamérica. Tendrá lugar en Lima durante los días 10, 11 y 12 de octubre de 2023. El primer día estará dedicado a la comunidad de investigación para discutir su investigación y avances en las tecnologías cuánticas. El segundo día se centrará en el lado comercial para atraer a instituciones gubernamentales, inversores, nuevas empresas y usuarios finales y por último, el tercer día estará dedicado a todas las partes interesadas en el ecosistema cuántico: gobierno, academia, industria, nuevas empresas y público en general. 5.5. Otros En mayo de 2022, en la 41.ª Conferencia General de la UNESCO, el representante de México propuso que el 2025 fuera el Año Internacional de la Ciencia y Tecnología Cuántica. Esta propuesta fue aprobada por unanimidad. OD 21 Oficina Económica y Comercial de la Embajada de España en Ciudad de México TECNOLOGÍAS CUÁNTICAS EN MÉXICO 2023 6. España cuántica En los últimos años, la industria española de tecnologías cuánticas ha crecido gracias a iniciativas de financiación pública como Quantum Spain o público-privadas como el proyecto CUCO. Además, existe un gran sistema de centros tecnológicos, asociaciones y ecosistemas regionales, que ayudan a la creación de conocimiento, transferencia tecnológica y dinamizan el mercado. A continuación, se presentan algunas empresas españolas que están llevando a cabo proyectos e investigaciones en el mundo cuántico y tienen sede en México. TABLA 1: EMPRESAS ESPAÑOLAS CON SEDE EN MÉXICO QUE INVESTIGAN EN CUÁNTICA En orden alfabético Empresa Descripción de sus avances AIRBUS Trabajan en casos de uso ligados a la Simulación Cuántica (simulaciones de comportamiento de materiales), a la Optimización Cuántica (optimización de flotas), al “Machine learning” Cuántico (en casos de inteligencia de datos). Además, a través de Airbus Ventures invierten en compañías del sector como IonQ, QCWare. Q- Ctrl, o C12 Quantum Electronics. Colaboran con la University of Bristol’s Quantum Technology Innovation Centre. Banco Santander Abordan una estrategia de transición a sistemas criptográficos seguros frente a los ordenadores cuánticos. En la aplicación a problemas de negocio, están experimentando en algunos casos de uso interno relevantes y con posibilidades de ofrecer ventajas a corto plazo. BBVA Inició seis líneas de investigación para determinar en qué casos esta tecnología puede suponer una ventaja y qué soluciones pueden servir para ello: • Desarrollo de algoritmos cuánticos, junto con CSIC. • Optimización estática de carteras, en colaboración con Fijitsu. • Optimización dinámica de carteras, llevando a cabo varias pruebas con proveedores tecnológicos distintos: D-Wave y Multiverse Computing. • Optimización de procesos de ‘credit scoring’, con la tecnología de D-Wave. • Optimización del arbitraje de divisas, empleando la tecnología de D-Wave. • Valoración y ajuste del precio de derivados, con startup Zapata Computing. Caixabank Estudió las aplicaciones de la cuántica en las áreas de análisis de riesgo, usando el Framework Opensource Qiskit de IBM, una infraestructura que incluye un simulador y un ordenador cuántico de 16 cúbits. Asimismo, colabora con D-Wave Systems Inc. para aplicar la computación cuántica al cálculo de la cobertura de la cartera de inversiones en el sector asegurador. GMV Tiene proyectos en computación, comunicaciones y sensórica cuántica. Lidera el proyecto CUCO, en el que también participan BBVA, DAS Photonics, GMV, Multiverse computing, Qilimanjaro Quantum Tech y Repsol. Consiste desarrollar pruebas de concepto en diferentes sectores para estudiar si la computación cuántica podría mejorar las prestaciones de la computación clásica. https://quantumspain-project.es/ https://www.cuco.tech/ OD 22 Oficina Económica y Comercial de la Embajada de España en Ciudad de México TECNOLOGÍAS CUÁNTICAS EN MÉXICO 2023 Hispasat HISPASAT lidera Caramuel, primera misión satelital en órbita geoestacionaria para la distribución de claves cuánticas. Junto a esta compañía, participan Alter, Banco Santander, BBVA, Cellnex, Das Photonics, GMV, Indra, Grupo Oesía, Quside, Sener, Telefónica y Thales Alenia Space España. Iberdrola Trabaja con la startup Multiverse Computing en un proyecto de computación cuántica para resolver un problema de optimización que consiste en seleccionar el número, características y emplazamientos óptimos para baterías instaladas en la red eléctrica. Ibermática Forma parte del grupo Ayesa. Integra soluciones cuánticas desde el acceso a los computadores cuánticos más adecuados para cada caso de uso, hasta la consultoría, integración de dichas soluciones en el proceso de los clientes, pasando por el desarrollo, modelado, y despliegue de soluciones cuánticas. Multiverse Computing Líder europeo en computación cuántica. Cuenta con una cartera de más de 30 patentes. Se dedica a la aplicación de la computación cuántica a problemas en diferentes campos de aplicación: Finanzas, economía, aeroespacial, salud, automoción, industria 4.0, logística, etc. Quantum Mads Ofrecen a sus clientes una herramienta híbrida que permite abordar los problemas industriales más desafiantes: en finanzas, en logística, en ciberseguridad. Quilimanjaro Quantum Tech Diseñan y comercializan ordenadores cuánticos. Se encargan de desarrollar e integrar el hardware, el software de control y las aplicaciones cuánticas. REPSOL Crearon un Quantum Advisory Team multidisciplinar y con representación de las diferentes partes de la compañía y lideran el paquete de trabajo “Computación Cuántica para un Sector Energético Sostenible” del proyecto CUCO. Telefónica Telefónica Tech ha colaborado con la empresa Quside, fabricante líder del sector de generadores de números aleatorios cuánticos de alto rendimiento, y con la compañía Qrypt, productora de soluciones criptográficas de seguridad cuánticahabilitadas por su solución de Entropía cuántica como Servicio (EaaS), para completar con éxito la integración de una nueva tecnología cuántica en su servicio en la nube alojado en sus Centros de Datos Virtuales. Fuente: España Cuántica AMETIC, 2022. OD Si desea conocer todos los servicios que ofrece ICEX España Exportación e Inversiones para impulsar la internacionalización de su empresa contacte con: Ventana Global 913 497 100 (L-J 9 a 17 h; V 9 a 15 h) informacion@icex.es Para buscar más información sobre mercados exteriores siga el enlace www.icex.es mailto:informacion@icex.es https://www.icex.es/es/todos-nuestros-servicios/informacion-de-mercados/estudios-de-mercados-y-otros-documentos-de-comercio-exterior
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