El Advanced Quantum Testbed avanza tecnologías y talento para la computación cuántica

El Advanced Quantum Testbed (AQT) en Lawrence Berkeley National Lab (mejor conocido como “Berkeley Lab”) es un programa estadounidense de investigación y desarrollo en informática cuántica (“quantum information science” o QIS) financiado por el programa de Investigación de Computación Científica Avanzada (ASCR por sus siglas en inglés) de la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía. Inaugurado en el 2018, el AQT desarrolla circuitos y procesadores superconductores para la computación cuántica. Además, implementa algoritmos cuánticos para diversas aplicaciones en campos de las ciencias, como la ciencia de materiales y la física nuclear. 

Desde sus inicios, la visión colaborativa del programa del AQT y su plataforma de pruebas experimentales (o “testbed”) incorpora científicos de distintas disciplinas y de distintos ámbitos. David Iván Santiago es el jefe técnico del AQT, y también lidera el grupo de Ciencia y Tecnología de la Informática Cuántica (QuIST) en la División de Investigación Computacional y Matemáticas Aplicadas del Berkeley Lab. 

Originario de Puerto Rico, Santiago explicó sus inicios en este campo. 

“Desde niño, era muy curioso y me gustaban muchísimo las matemáticas. Siempre estudiaba por mi cuenta y aprendía más de lo que me asignaban en mi escuela en la ciudad de San Juan. Recuerdo que siempre tenía un deseo de aplicar las matemáticas para entender cómo funcionaba la realidad del mundo natural”. 

Santiago completó su bachillerato universitario en física teórica en la Universidad de Puerto Rico, Recinto de Río Piedras. Luego, cursó su doctorado en astrofísica y cosmología en la Universidad de Stanford en California. Su enfoque en ese entonces era la teoría de la relatividad general y el origen del universo.

Avanzando en su profesión e investigación postdoctoral en California durante cinco años, Santiago hizo un giro hacia la física de materiales. Allí exploró el comportamiento cuántico de los estados y transformaciones de diferentes materiales. 

En un periodo transformador de su vida, Santiago decidió cambiar el sector académico por el privado. A partir de 2009, se integró como asesor científico en una empresa pequeña que colaboraba a su vez con dos agencias del gobierno estadounidense en el Departamento de Defensa y la Oficina del Director Nacional de Inteligencia. En su rol como asesor, Santiago evaluó distintos proyectos científicos en áreas de la física de materiales y dispositivos electrónicos.    

“Encontré un nicho en computación cuántica de manera gradual y orgánica, no fue una decisión basada en un interés claro previo. Sabía un poco gracias a mi trayectoria en física y matemática, pero en realidad fui profundizando y aprendiendo sobre la marcha en mi trabajo. Así pude trabajar en los avances de los primeros procesadores y dispositivos cuánticos”.

En 2016, Santiago cambió su trabajo para continuar modelando experimentos en la computación cuántica en el sector privado.  

“Para hacer un dispositivo que ejecute algoritmos cuánticos, por ejemplo, hay que saber de la física de materiales. Entonces, la informática cuántica era algo que me empezaba a gustar, porque siempre quiero aprender cómo funcionan las cosas en sus distintos niveles”, explicó Santiago.  

Santiago conoció a Irfan Siddiqi, director del programa AQT en Berkeley Lab, durante su trayectoria en el sector privado. Deseoso de regresar a la investigación y desarrollo, Santiago decidió sumarse al equipo del AQT en Berkeley Lab en el 2018.   

“La física — como un campo de investigación y desarrollo — no está muy presente en la conciencia pública, y sin embargo sus principios y avances se encuentran en todas las innovaciones tecnológicas importantes de nuestra realidad moderna: celulares, computadores, etc. Me gustaría ver la informática cuántica alcanzar su potencial, y poder contribuir en su crecimiento a través de programas como el AQT que sirven de apoyo a la comunidad de usuarios y talento internacional”.
 
El AQT abrió formalmente su plataforma de pruebas a la comunidad nacional e internacional en 2020, brindando acceso abierto y gratuito a los usuarios. Las startups, laboratorios nacionales, e investigadores académicos colaboran directamente con el equipo de investigadores del AQT por un plazo promedio de hasta seis meses. Con el fin de publicar en la literatura científica, los experimentos se adaptan a las necesidades y especificaciones de los usuarios sin costo adicional, y los usuarios pueden probar distintas aplicaciones y tecnologías en la plataforma. 

El AQT busca ser un recurso experimental y colaborativo para la comunidad nacional e internacional, y ayudar a preparar el talento diverso y emergente en la informática cuántica.  Recientemente, el programa hizo una convocatoria solicitando propuestas nuevas de investigación. La fecha límite para la presentación de una breve propuesta (“letter of intent” o LOI) es el 5 de noviembre. Para mayor información y detalles sobre el proceso, visite: https://aqt.lbl.gov/new-users/ 
 

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Founded in 1931 on the belief that the biggest scientific challenges are best addressed by teams, Lawrence Berkeley National Laboratory and its scientists have been recognized with 14 Nobel Prizes. Today, Berkeley Lab researchers develop sustainable energy and environmental solutions, create useful new materials, advance the frontiers of computing, and probe the mysteries of life, matter, and the universe. Scientists from around the world rely on the Lab's facilities for their own discovery science. Berkeley Lab is a multiprogram national laboratory, managed by the University of California for the U.S. Department of Energy's Office of Science.

DOE's Office of Science is the single largest supporter of basic research in the physical sciences in the United States, and is working to address some of the most pressing challenges of our time. For more information, please visit energy.gov/science.