Arquitectura modular y ambición científica en el ecosistema BasQ

Texto: Pablo Santamarta | Fotos: Creditos BasQ - IBM

El Gobierno Vasco e IBM inauguraron en octubre de 2025 el primer IBM Quantum System Two operativo en Europa, instalado en el Centro de Computación Cuántica IBM-Euskadi, en San Sebastián. La instalación de este sistema marca un hito en la colaboración estratégica entre ambas entidades, surgida en el marco de la iniciativa BasQ – Basque Quantum, que consolida al País Vasco como polo internacional en tecnologías cuánticas.

Solo existen tres IBM Quantum System Two operativos en el mundo. Uno se halla en los laboratorios centrales de IBM en Nueva York, otro en Kobe (Japón) y el tercero en San Sebastián. No se trata de una réplica experimental: es el sistema cuántico comercial más potente actualmente disponible, con 156 cúbits de circuitos superconductores y una arquitectura modular concebida para escalar mediante la interconexión de múltiples chips.

El sistema

El IBM Quantum System Two se diferencia de generaciones anteriores por dos elementos centrales: el número de cúbits disponibles –156– y el nivel de fidelidad alcanzado en las operaciones cuánticas. No se trata únicamente de cantidad, sino de calidad en la conexión entre cúbits, lo que permite obtener resultados más fiables y aplicar técnicas de corrección de errores con mayor éxito. La topología de los 156 cúbits sigue una distribución de red pesada hexagonal, que determina cómo se establecen las conexiones necesarias para superposición y entrelazamiento en los algoritmos. En función del problema a resolver, pueden requerirse topologías de conexión intercúbit distintas a la red pesada hexagonal, lo que implica ejecutar los circuitos en remoto en otros nodos de la red IBM con arquitecturas más apropiadas.

En el IBM Quantum System Two, los cúbits son superconductores: pequeños circuitos eléctricos que, al enfriarse a temperaturas cercanas al cero absoluto, se comportan como sistemas cuánticos controlables mediante pulsos de microondas. Su principal desafío es la sensibilidad al ruido, lo que obliga a repetir los cálculos y aplicar técnicas de corrección o mitigación de errores.

Modularidad, control y límites técnicos

La arquitectura modular ofrece ventajas criogénicas y organizativas. La operación de cúbits de circuitos superconductores exige condiciones extremas de refrigeración, y la división en módulos permite una gestión más efectiva de ese entorno físico. A su vez, el hardware ha evolucionado con rapidez. Según Javier Aizpurua, director científico de BasQ, «muchos de los investigadores que han calculado con infraestructuras anteriores a esta han podido verificar la tremenda diferencia de calidad entre los resultados actuales y los de hace tan solo un año».

Hoy es posible entrelazar y superponer más de 150  cúbits con estabilidad y control. Sin embargo, el límite principal no es solo el número de cúbits conectados, sino la llamada profundidad de circuito. Actualmente, pueden ejecutarse en torno a cinco mil capas de operaciones de dos cúbits antes de que el ruido degrade el resultado. Superado ese umbral, el cálculo pierde fiabilidad. El objetivo es alcanzar sistemas tolerantes a fallos que permitan superar esa barrera.

La estrategia BasQ

El centro no nació únicamente para albergar una máquina avanzada. Desde su puesta en marcha como proyecto estratégico en 2023, el objetivo fue preparar al ecosistema científico y tecnológico vasco para desarrollar algoritmia cuántica propia y explorar aplicaciones reales. La premisa era clara: una infraestructura con este potencial solo adquiere sentido si existe una comunidad robusta capaz de explotarla. Dos años después del arranque del centro y tras la entrada en funcionamiento del System Two, cerca de veinte grupos de investigación ejecutan ya circuitos cuánticos con desarrollos algorítmicos propios, y más de cuatrocientos investigadores y profesionales han sido formados en diseño y ejecución de circuitos cuánticos. «IBM está positivamente sorprendida por la celeridad de adopción de la máquina por parte del ecosistema BasQ», destaca el director.

En física de materiales se ha logrado caracterizar comportamientos temporales inusuales en cadenas bidimensionales de espines que dan lugar a propiedades magnéticas novedosas, asociadas a «cristales temporales» en redes magnéticas. En física de altas energías, el sistema ha permitido describir la evolución en tiempo real de interacciones de partículas subatómicas, cálculos de gran exigencia computacional. En inteligencia artificial aplicada al ámbito biosanitario, grupos del ecosistema han desarrollado algoritmos híbridos que mejoran el diagnóstico de la malignidad de mutaciones genéticas. También se están obteniendo resultados competitivos en la resolución de ecuaciones en derivadas parciales relacionadas con la dinámica turbulenta de fluidos. Según la dirección científica del proyecto, estos avances no habrían sido posibles sin acceso a esta infraestructura singular.

Hibridación cuántico-clásica

La computación cuántica no se presenta como sustitución de la clásica. Cuando un problema no puede resolverse exclusivamente con los cúbits disponibles, se divide: el núcleo del cálculo se ejecuta en el ordenador cuántico y otras partes en clústeres clásicos. 

En San Sebastián, esta hibridación se apoya en los clústeres del Centro de Cálculo de Euskadi en el Donostia International Physics Center (DIPC). Existen proyectos concretos de estructura electrónica de moléculas y sólidos en los que estos flujos híbridos mejoran eficacia  y exactitud. Además, se exploran técnicas sofisticadas de corrección y recuperación de errores, ya que cada problema debe ejecutarse miles de veces para obtener ressultados estadísticamente fiables.

Ecosistema y dimensión estratégica

Más allá de los resultados científicos inmediatos, el IBM Quantum System Two actúa como elemento estructurador de un ecosistema que combina investigación básica, desarrollo algorítmico y tejido empresarial. La estrategia no se limita a utilizar la máquina, sino a generar capacidades propias en torno a ella.

En el ámbito empresarial, el ecosistema cuántico vasco integra compañías que trabajan en algoritmia cuántica o en soluciones inspiradas en cuántica, como Multiverse, Global Data Quantum o i3B (la unidad de I+D de Ayesa). Estas empresas no operan únicamente como usuarias finales, sino como desarrolladoras de herramientas y soluciones que pueden trasladarse a sectores como energía, finanzas, industria o farmacia. La lógica es que la innovación no se concentre exclusivamente en el laboratorio, sino que encuentre una vía de transferencia hacia aplicaciones con impacto económico.

En paralelo, la estrategia contempla que el ordenador no sea un punto final, sino un motor de innovación continua. Además de ejecutar cálculos en el System Two, en el ecosistema vasco se investigan alternativas de hardware cuántico a un nivel más fundamental, desde redes de átomos ultrafríos hasta espines en puntos cuánticos semiconductores o implementaciones basadas en estados topológicos. No existe aún consenso sobre cuál será la tecnología dominante en el futuro: la apuesta estratégica pasa por no cerrarse a una única vía.

Desde el punto de vista institucional, la presencia del System Two sitúa a San Sebastián en una red global extremadamente reducida de centros con esta infraestructura. La relevancia, no obstante, no reside únicamente en disponer del equipo, sino en lo que se haga con él. Aizpurua subraya el valor añadido de la dinámica de excelencia que pueda generar: atraer talento, consolidar líneas de investigación y reforzar la posición del ecosistema vasco dentro de Europa. «El sistema pone al ecosistema cuántico vasco como referente mundial, al ser uno de los poquísimos lugares en el mundo que goza de semejante capacidad de computación», afirma.

La dimensión estratégica también incluye una reflexión más amplia. «La computación cuántica es una tecnología disruptiva que puede cambiar la capacidad tecnológica y la competitividad de una sociedad, de tal manera que aquellos que no dispongan de estas herramientas, o no dispongan de alguna capacidad en este sector, podrían desaparecer de la carrera tecnológica». Desde esta perspectiva, no participar activamente en su evolución implicaría asumir un riesgo estructural en la carrera tecnológica global. Al mismo tiempo, se reconocen desafíos asociados a su desarrollo, desde la posible ampliación de brechas tecnológicas hasta cuestiones de supervisión y transparencia algorítmica. En ese equilibrio entre ambición tecnológica y cautela estructural se sitúa la apuesta vasca: convertir una infraestructura singular en un instrumento de posicionamiento científico e industrial a medio y largo plazo