Un ordenador cuántico para el mecanizado de chapas

Stollenwerk: En QUASIM queremos investigar el potencial de los ordenadores cuánticos para el procesamiento de metales. Para ello, nos centramos en casos de uso concretos. Un problema de prueba que estamos investigando con TRUMPF es la evacuación de piezas durante el corte por láser. Estos procesos de retirada no suelen funcionar de forma óptima, aunque hoy en día ya se están optimizando con ayuda de simulaciones por ordenador. Esto se debe a que la dilatación térmica de las chapas (el láser está muy caliente) solo puede tenerse en cuenta de forma incompleta en los modelos anteriores. Por ello, a veces las piezas recortadas se quedan pegadas a la chapa. Entonces hay que parar las máquinas para liberarlos, lo que provoca tiempos de parada no deseados. Optimizar los patrones de corte con computación cuántica y aprendizaje automático podría ayudar a aumentar la eficiencia y también la calidad de los cortes.

Stollenwerk: Los ordenadores cuánticos actuales se encuentran aún en una fase temprana de desarrollo, a pesar de los enormes progresos realizados en los últimos años. De momento, el objetivo es descomponer los problemas en subproblemas que tengan características similares a las tareas reales y sean tan sencillos que puedan resolverse en los ordenadores cuánticos disponibles actualmente con solo unos pocos qubits. De este modo, queremos llegar a una evaluación de hasta qué punto los ordenadores cuánticos pueden ofrecer una ventaja cuántica real en la práctica para esta tarea específica. Y la cuestión es qué propiedades debe tener un ordenador cuántico de este tipo y cuál es el esfuerzo de desarrollo asociado. Un objetivo importante al final del proyecto es obtener una estimación de los recursos informáticos cuánticos que se necesitarían para lograr una ventaja cuántica en la práctica. Hasta ahora, hemos desarrollado planteamientos iniciales sobre cómo utilizar los ordenadores cuánticos para acelerar las técnicas de aprendizaje automático con el fin de simular la propagación de la temperatura en piezas de chapa.

Stollenwerk: En QUASIM colaboramos con el Centro de Investigación Alemán para la Inteligencia Artificial (DFKI), que coordina el proyecto, así como con el Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie (IPT), TRUMPF y la empresa de software ModuleWorks de Aquisgrán. Ford y MTU también participan como socios asociados. Mi tarea consiste en coordinar el trabajo por parte del Centro de Investigación Jülich. Mis compañeros, el Dr. Alessandro Ciani y Sven Danz, llevan a cabo el trabajo de investigación propiamente dicho, investigando algoritmos cuánticos que puedan ser adecuados para la fabricación.

Stollenwerk: De momento seguimos simulando ordenadores cuánticos en ordenadores clásicos. Esto tiene la ventaja de que podemos concentrarnos por completo en el desarrollo de algoritmos cuánticos y prestar menos atención a las peculiaridades de los sistemas cuánticos actuales, que por lo general siguen siendo todos algo propensos a errores. Sin embargo, ya estamos teniendo en cuenta las propiedades del hardware cuántico real, como el que se está desarrollando en el proyecto Qsolid. Se trata, por ejemplo, de las tasas de error en operaciones cuánticas especiales y la conectividad limitada de los qubits.