Munster Technological University lanza la primera plataforma de nube cuántica de Irlanda en AWS para impulsar la investigación colaborativa
QCloud conecta 13 institutos de investigación, apoya 11 grandes proyectos de computación cuántica y transforma el panorama de la investigación cuántica en Irlanda.
Sector
Education
Desafío
Crear el primer centro de computación cuántica colaborativa de Irlanda, superando las barreras que restringían el acceso a la investigación.
Outcome Rackspace Technology construyó para MTU una zona de aterrizaje en AWS para utilizar Amazon Braket en proyectos de investigación de informática cuántica en toda Irlanda. Soluciones Public Cloud Plataformas Amazon Web Services (AWS)Professional & Managed Services
Professional ServicesCliente
Fundada en 2021, Munster Technological University (MTU) es una universidad tecnológica multicampus con seis sedes repartidas por el suroeste de Irlanda. Como principal centro de ciberseguridad de Irlanda a nivel de la Unión Europea (UE), la MTU se centra en el avance de las tecnologías de nueva generación con potencial para repercutir en la seguridad nacional y la resistencia de la industria. Esta misión ha impulsado a MTU a lanzar QCloud, una plataforma de computación cuántica en la nube pionera en su género que proporciona a los investigadores de toda Irlanda un acceso seguro y escalable a los recursos de computación cuántica, democratizando el acceso a esta tecnología crítica.
"En la informática clásica, la información se almacena en código binario, representado por unos y ceros", explica la doctora Hazel Murray, profesora de Ciberseguridad y responsable del proyecto QCloud en MTU. "La informática cuántica, sin embargo, aprovecha las partículas cuánticas, donde la información se codifica en los estados cuánticos de electrones o fotones, por ejemplo. Esto permite una flexibilidad exponencialmente mayor en la representación de datos, desbloqueando el potencial para almacenar y analizar información más allá de las limitaciones de los sistemas clásicos".
La computación cuántica permite realizar análisis avanzados de sistemas probabilísticos complejos, desde el comportamiento de las olas del mar hasta la actividad neuronal del cerebro. Estas capacidades abren nuevas fronteras a la investigación y la innovación en diversas disciplinas, como la criptografía, la modelización del clima y los sistemas autónomos.
"Durante todo el proceso, Rackspace nos apoyó increíblemente. Era la primera vez que solicitaba una financiación importante de la UE y me guiaron en todo momento. Rackspace lo hizo factible, lo desglosó y nos proporcionó los conocimientos necesarios para mantener el proyecto nosotros mismos en el futuro"
Situación
Antes de la creación de QCloud, los investigadores irlandeses se enfrentaban a importantes obstáculos para acceder a los recursos de la computación cuántica. "Construir un ordenador cuántico puede costar más de 10 millones de euros, sin contar los gastos corrientes de mantenimiento, actualizaciones y los conocimientos altamente especializados necesarios para gestionarlo y hacerlo funcionar", afirma Murray. "Más allá de estos retos, tiene que funcionar en un entorno bajo cero. Simplemente no es factible que pequeños equipos de investigación construyan y mantengan un ordenador cuántico".
El propio proceso de solicitud de financiación supuso un reto importante. Cuando la MTU identificó por primera vez la oportunidad de financiación European Open Science Cloud (EOSC), se enfrentó a complejos requisitos de documentación y plazos ajustados. La universidad tendría que demostrar no sólo la viabilidad técnica de su plataforma de computación cuántica, sino su impacto más amplio en la investigación en toda Irlanda.
La MTU también se enfrentaba al complejo reto de gestionar el acceso y los costes en múltiples instituciones, respetando al mismo tiempo estrictas limitaciones presupuestarias. La universidad necesitaba una solución que permitiera a los investigadores utilizar recursos de computación cuántica sin sobrepasar las limitaciones de financiación.
El acceso a la computación cuántica estaba muy limitado en todo el mundo. Murray señaló que existen "probablemente unos cuatro" grandes ordenadores cuánticos en todo el mundo, lo que restringe su acceso a la mayoría de universidades e investigadores. Esta escasez obligó a muchos investigadores a limitarse al uso de simuladores, que no podían tener en cuenta factores del mundo real como el ruido cuántico. "Si comprobara mis algoritmos de criptografía cuántica en un simulador, diría que todo funciona perfectamente", afirma Murray. "Pero en realidad, por muy bueno que sea tu procesador cuántico, va a haber un elemento de ruido".
Más allá de estas limitaciones de hardware, los investigadores se enfrentaron a otras barreras para la colaboración y la educación. Los equipos de distintas instituciones se esforzaban por colaborar eficazmente en proyectos cuánticos. Además, ha surgido una brecha educativa crítica, ya que algunos estudiantes se gradúan en programas de informática, ingeniería o matemáticas sin haber sido expuestos a los conceptos de la computación cuántica, un campo en rápido avance en el que probablemente trabajarán.
"La colaboración con Rackspace Technology fue crucial para configurar la infraestructura de QCloud, sobre todo teniendo en cuenta los conocimientos técnicos necesarios en múltiples áreas de la infraestructura de Amazon. La experiencia de su equipo en todas estas áreas fue inestimable".
Soluciones
La experiencia fue una de las principales razones por las que MTU eligió a Rackspace Technology para asociarse con ella a partir de su solicitud de financiación a través de EOSC. La experiencia de Rackspace guió a MTU a través de un proceso de propuestas exitoso, consiguiendo financiación como primera parte del viaje. A continuación, el equipo técnico aceleró la implementación creando una zona de aterrizaje de AWS. Utilizando el acelerador de zona de aterrizaje, el equipo de Rackspace diseñó e implantó una arquitectura alineada con los objetivos de MTU y las metas a largo plazo del proyecto.
MTU lanzó QCloud en febrero de 2024, estableciendo el primer entorno de computación cuántica en nube de Irlanda con 600.000 euros de financiación del proyecto European Open Science Cloud (EOSC) Future. Esta iniciativa de la Unión Europea proporciona financiación estratégica para conectar a los proveedores de servicios comerciales con los investigadores a través del ecosistema EOSC, apoyando proyectos que hagan más accesibles los servicios comerciales de vanguardia a través del Mercado EOSC.
QCloud proporciona una infraestructura segura y escalable que permite a los investigadores de toda Irlanda acceder a ordenadores cuánticos reales a través de la nube en lugar de depender de simuladores básicos. Al centralizar los recursos de computación cuántica, QCloud elimina las barreras institucionales al tiempo que favorece la seguridad y el control de costes. "El proyecto QCloud proporciona acceso gratuito y escalable a la computación cuántica a cualquier investigador de Irlanda", afirmó Murray.
La colaboración entre MTU, Rackspace Technology® y Amazon Web Services (AWS) dio como resultado un entorno de investigación cuántica integral que incluye:
- Una plataforma centralizada que proporciona acceso a la computación cuántica a ocho universidades y 13 institutos de investigación
- Zona de aterrizaje de la torre de control de AWS con Account Factory para agilizar la gestión de proyectos
- Cuadro de mando de control de costos cuánticos personalizado para Amazon Braket utilizando Amazon Identity and Access Management (IAM), AWS Braket, AWS Cloud Development Kit (CDK), Amazon EventBridge y Amazon CloudWatch
- Seguimiento de costes en tiempo real con alertas presupuestarias automatizadas y sistemas de gestión
"La colaboración con Rackspace Technology fue crucial para la creación de la infraestructura QCloud, ya que requería experiencia en múltiples áreas de infraestructura de Amazon AWS," dijo la Dra. Anila Mjeda, Ph.D., Profesora de Ciberseguridad, MTU. "La experiencia técnica del equipo de Rackspace en todas estas áreas fue increíblemente útil".
Con acceso a las capacidades de computación cuántica de QCloud, los investigadores de pueden explorar aplicaciones avanzadas como la seguridad de sistemas autónomos, sentando las bases de un futuro impulsado por la tecnología cuántica. "El acceso a la computación cuántica nos permite avanzar en la ingeniería de software cuántico y formar a la próxima generación de innovadores", añadió Mjeda.
La solución también incluye innovadores mecanismos de control de costes que evitan los gastos excesivos y permiten a los investigadores supervisar en tiempo real el uso que hacen de sus recursos de computación cuántica. Se integra en la red irlandesa de distribución de llaves cuánticas, que se extiende de Dublín a Waterford y Cork. Los expertos en la materia de AWS trabajaron con los arquitectos de Rackspace para perfeccionar la solución AWS Quantum Cost Control para las particularidades del entorno de QCloud.
AWS fue un colaborador solidario y un socio generoso en este esfuerzo y facilitó jornadas de inmersión en arquitectura exhaustivas para impartir formación especializada a investigadores y estudiantes de posgrado. Estas sesiones incluyeron experiencia práctica con Amazon Braket e instrucción en programación de computación cuántica, tendiendo un puente entre el conocimiento teórico y la aplicación práctica.
"El proyecto Quantum Cloud permite a los investigadores explorar el potencial sin explotar de la computación cuántica", afirma Murray. "Ofrecemos acceso a la actualización de conocimientos y un entorno de investigación de confianza para cualquier equipo de investigación".
Un componente clave de la misión educativa de QCloud es el proyecto QuantumEd, uno de los 11 proyectos apoyados por la plataforma. Dirigida por la MTU en colaboración con la Universidad de Limerick (UL), la Universidad Tecnológica de Dublín (TUD), el University College Dublin (UCD) y la Universidad de Maynooth (MU), QuantumEd se centra en mejorar la calidad y accesibilidad de los recursos de educación cuántica. A través de esta iniciativa, investigadores, docentes y estudiantes tienen acceso a laboratorios y entornos prácticos de computación cuántica.
"Desde la visión inicial hasta la creación de la infraestructura, Rackspace Technology nos ha apoyado en todo momento", afirma Murray. "No importaba lo que necesitáramos, ellos podían proporcionárnoslo o ponernos en contacto con alguien que sí podía".
QCloud conecta 13 instituciones de investigación de toda Irlanda, posibilitando 11 proyectos innovadores de computación cuántica y apoyando a 12 nuevas empresas desde su lanzamiento en febrero de 2024.
Resultado
QCloud ha transformado el panorama de la investigación cuántica en Irlanda, conectando ocho universidades, 13 institutos de investigación y apoyando a 12 empresas emergentes hasta la fecha. Desde su creación se han puesto en marcha once grandes proyectos de investigación, con cinco nuevos estudiantes que acceden directamente a los recursos cuánticos.
El impacto va más allá de las cifras. "Es muy importante que nuestra infraestructura, procesos y sistemas sean capaces de mantener la seguridad de esos datos", afirmó Murray. "Irlanda almacena un gran porcentaje de los datos de la UE. Estamos a la vanguardia de la ciberseguridad y superamos los límites de lo que está por venir".
La plataforma ha reforzado notablemente la posición de Irlanda en la investigación cuántica. Ahora los investigadores pueden probar sus teorías en ordenadores cuánticos reales en lugar de simuladores. Las universidades proporcionan experiencia práctica en computación cuántica a los estudiantes, mientras que la plataforma fomenta las asociaciones internacionales de investigación. Los proyectos abarcan la criptografía cuántica, el desarrollo de la Internet cuántica y las infraestructuras de seguridad orientadas al futuro.
"A lo largo de todo el proceso, Rackspace nos brindó un apoyo increíble", afirma Murray. "Era mi primera experiencia solicitando una financiación importante de la UE, y me guiaron en todo momento. Rackspace made it achievable, broke it down for us and gave us the skills to maintain the project ourselves going forward."
De cara al futuro, MTU aspira a que QCloud sea sostenible y a ampliar su impacto. "Nuestro objetivo es que la informática cuántica se convierta en el status quo", afirma Murray. "No debería verse como algo 'bonito de tener': debería ser fundamental que, como investigador en computación cuántica, ejecutes tu código en ordenadores cuánticos".
La universidad espera duplicar sus proyectos de investigación el año que viene y da la bienvenida a nuevos participantes. "Es un momento extraordinario para la innovación en computación cuántica", afirmó Murray. "Por fin estamos viendo cómo las ideas evolucionan hasta convertirse en productos comerciales y beneficiosos para la sociedad, al tiempo que exploramos nuevas posibilidades".
A través de QCloud, MTU ha establecido a Irlanda como centro de investigación cuántica, democratizando el acceso a recursos de computación cuántica de vanguardia y fomentando la próxima generación de innovación cuántica.
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