Defensa de Tese: 'Computación Cuántica Distribuída integrada en Contornas de Computación de Alto Rendemento'

Esta tese explora a integración da computación cuántica distribuída en contornas de computación de alto rendemento (HPC), abordando os desafíos actuais e as oportunidades que ofrece este paradigma emerxente. A pesar dos avances recentes na computación cuántica, aínda existen limitacións significativas, como os altos niveis de erro e ruído nos sistemas actuais, así como a escalabilidade limitada no número de qubits por chip, a unidade fundamental da información cuántica análoga ao bit clásico.

Para superar estes obstáculos de hardware, a computación cuántica distribuída propón vincular múltiples procesadores cuánticos máis pequenos a través de redes de comunicación cuántica. Compartindo entrelazamento e distribuíndo estados cuánticos entre varios nodos, estes sistemas interconectados poden funcionar como unha única máquina cuántica altamente escalable.

Ademais, debido á natureza probabilística da computación cuántica, hai moitas áreas onde os sistemas clásicos superan aos cuánticos, especialmente en termos de estabilidade e precisión. Polo tanto, así como as GPUs e as FPGAs foron integradas como dispositivos heteroxéneos en sistemas HPC, esta tese explora o uso de unidades de procesamento cuántico (QPU) como outro recurso especializado dentro destes contornos. Analízanse as implicacións técnicas desta integración e desenvolvense solucións de software para incorporar as QPUs nos marcos máis utilizados no campo.

As posibles aplicacións desta integración inclúen simulación molecular, optimización avanzada, criptografía cuántica e aprendizaxe automática, onde a computación cuántica pode ofrecer melloras significativas cando se combina de xeito eficiente e complementario cos recursos clásicos.

Director: Tomás Fernández Pena