A principios del siglo XX se descubrió y se desarrolló la teoría cuántica. La comprensión de los fenómenos cuánticos y su aplicación dio lugar a la denominada “primera revolución cuántica”. Durante el siglo pasado aparecieron los dispositivos electrónicos, la tecnología del silicio y la invención del láser que dieron lugar a al desarrollo de lo que conocemos como nuevas tecnologías, es decir las comunicaciones digitales, la informática o la energía nuclear por citar algunas.

La investigación continua, el avance en el conocimiento y el entendimiento de los fenómenos cuánticos está dando lugar a una nueva serie de planteamientos y desarrollos que conforman lo que se denomina la tecnología cuántica. Estos planteamientos sugieren la utilización de fenómenos cuánticos en los procesos de computación, y a la vista de los desarrollos que están teniendo lugar, parece claro que en el futuro inmediato que se avecina, la computación cuántica va a jugar un papel destacado.

En  los últimos cuarenta años hemos avanzado mucho en el campo de las tecnologías de la información, pero hay que tener en cuenta que la base de computacional ha sido siempre la misma. Ya desde los comienzos de la informática se adoptó el sistema binario, y se utilizaron los circuitos integrados de silicio. Con el paso del tiempo se ha ido mejorando esta tecnología basada en el silicio y se ha mantenido el tipo de cómputo basado en el sistema digital. Sobre esta base se han construido Sistemas Operativos, lenguajes, librerías de software que se han ido mejorando y optimizando cada vez más. A dia de hoy todo ello ha desembocando  en tecnologías como Supercomputación Paralela, Big Data, Inteligencia Artificial o Machine Learning. A su vez todas estas tecnologías de la información se utilizan para el desarrollo de comunicaciones, robótica, simulaciones o procesos de control.

Sin embargo, la irrupción de la tecnología cuántica va a suponer un cambio en los mismos cimientos de las tecnologías de la información, cambiando la base digital de 0’s y 1’s por una base mucho más general que además de 0 y 1 trabaja con estados que son combinación de estos y que dan lugar a una serie de nuevos conceptos y formas de trabajo que es necesario comprender, adoptar y aplicar.

La computación cuántica forma parte de una disciplina mucho más amplia denominada tecnología cuántica, y que la unión europea ha estructurado en cuatro pilares, a saber:

Computación Cuántica. Es la tecnología con más impacto. Actualmente existen varios prototipos de computador cuántico en funcionamiento y ya se ha demostrado que la ejecución de algoritmos cuánticos sobre estos supone una ventaja con respecto a la tecnología de computación clásica actual. El desarrollo de ordenadores cuánticos más robustos y escalables, así como de algoritmos y programas de utilidad es uno de los mayores retos tecnológicos en la actualidad.

Comunicaciones Cuánticas. Las comunicaciones actuales utilizan técnicas de encriptación que pueden romperse mediante técnicas de computación cuántica. Esto hace preciso la creación y el desarrollo de una encriptación denominada post-cuantica, que sea inmune a los ataques provenientes de un computador cuántico. Actualmente ya existen algunas soluciones de este tipo en el mercado.

Simulación Cuántica. Los superordenadores actuales se utilizan en gran medida para la realización de simulaciones que permiten la recreación de un entorno para su estudio detallado. Sin embargo la simulación de entornos con comportamiento cuántico y con cierta complejidad está fuera del alcance de simulación de los superordenadores. Los simuladores cuánticos son montajes que emulan el comportamiento de sistemas cuánticos reales como puede ser el de un conjunto de electrones, partículas atómicas o enlaces químicos y posibilitan el estudio de los mismos con situaciones controlables. Esto permite investigar fenómenos como la superconductividad, reacciones químicas, procesos atómicos y nucleares, procesos biológicos, etc.

Metrología y Sensores Cuánticos. Los estados cuánticos son altamente sensibles a cualquier señal o modificación del entorno. Esta característica hace que su uso como sensores y dispositivos de medida sea de gran interés. Las propiedades de superposición cuántica y de coherencia de estados se aprovechan en la construcción de interferómetros, sensores de estado sólido, o dispositivos de imagen cuántica que mejoran la calidad y la precisión de los dispositivos actuales.

Es fácil ver que la adopción de estas nuevas tecnologías, va a suponer un cambio importante en el panorama tecnológico actual.

Por ello, los profesionales que trabajan en las tecnologías de la información necesitan armarse con los conocimientos necesarios para entender y trabajar en este campo.

Para llevar a cabo esta segunda revolución cuántica se hacen necesarios nuevos perfiles profesionales capaces de investigar, asesorar, implementar y desarrollar proyectos basados en tecnologías cuánticas. Estos nuevos perfiles  deben entender como transformar los nuevos avances y conocimientos científicos en ingeniería aplicable, tanto en forma de dispositivos como de procesos. Tendrán que poner en valor esta nueva ingeniería cuántica y habilitar formas de rentabilizarla.

Al albor de esta nueva etapa tecnológica se pueden entrever ya una serie de perfiles:

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Quantum Scientist. Este perfil tiene profundos conocimientos científicos y es un experto en teoría y tecnología cuántica. Se trata de físicos e ingenieros que trabajan en el área de la computación y las tecnologías cuánticas desde el punto de vista experimental.

Su entorno de trabajo es el laboratorio y los departamentos de investigación, sus tareas son el diseño y optimización de experimentos, dispositivos y procesos de naturaleza cuántica con el fin de generar conocimiento científico, abrir nuevas líneas de investigación y promover el desarrollo de la tecnología.

El Quantum Scientist es un perfil altamente especializado en una tecnología o área de conocimiento concreta y debe ser capaz de transmitir y comunicar con fluidez, y tener habilidades de liderazgo técnico para impulsar y sostener nuevos proyectos de investigación y colaborar otros equipos de investigación de todo el mundo.

En colaboración con los ingenieros el Quantum Scientist trabajar para llevar los resultados de sus experimentos a su implementación práctica en el mundo industrial.

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Quantum Advisor. El Quantum Advisor tiene un ámplio conocimiento de la tecnología cuántica y al mismo tiempo una visión empresarial y de  proyección tecnológica. Un Quantum Advisor debe apoyarse en los Quantum Engineers para poder validar soluciones de que utilicen tecnologías cuánticas. Son necesarios conocimientos de mecánica cuántica, tecnologías ópticas, electrónica y tecnologías de la información pero también son imprescindibles el conocimiento del negocio y las habilidades de comunicación y gestión. Un Quantum advisor debe ser capaz de transmitir y explicar la tecnología cuántica a un público no experto. La tarea del Quantum Advisor es aconsejar a las empresas sobre la conveniencia y las ventajas derivadas de la utilización de tecnologías cuánticas para el desarrollo o la mejora de sus procesos empresariales.

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Quantum Engineer. Este perfil tiene una compresión profunda y detallada de la tecnología cuántica y debe ser capaz de diseñar y proporcionar soluciones válidas y eficientes para problemas concretos.  Debe tener un diálogo fluido con el Quantum Scientist, siendo capaz de entender los resultados y el conocimiento generado por este.

Un Quantum Engineer puede estár especializado en un campo de conocimiento o tecnología cuántica, pero deberá ser capaz de enlazar y combinar  diferentes tecnologías cuánticas con tecnologías clásicas con el fin de realizar diseños globales que resuelvan situaciones complejas. Al mismo tiempo, como ingeniero deberá aplicar técnicas de control y ejecución de proyectos que garanticen una ejecución exitosa.

Es exigible un dominio de la mecánica cuántica, electrónica, sistemas fotónicos, nanotecnología y tecnologías de la información. En definitiva, el objetivo de un Quantum Engineer es el de planificar, diseñar y llevar a cabo proyectos en los que entren en juego tecnologías cuánticas.

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Quantum Developer. El perfil de Quantum Developer es el equivalente a  un programador de sistemas o desarrollador de aplicaciones. Es alguien con los conocimientos necesarios para desarrollar un programa que funciona sobre un simulador o un procesador cuántico. Un Quantum Developer es capaz de desarrollar programas y rutinas haciendo uso del modelo de circuitos cuánticos y utilizando las técnicas de programación disponibles a su alcance.

También debe conocer los conceptos fundamentales en mecánica cuántica. El ámbito de actuación de un Quantum Developer es la Computación Cuántica. Es exigible un profundo conocimiento de programación de sistemas así como conocimientos de mecánica cuántica

Se hace pues necesarios la habilitación o modificación de los planes educativos para dar cabida a nuevas enseñanzas que potencien la creación de los perfiles mencionados. Si bien hasta ahora los conocimientos relacionados con los fenómenos cuánticos han sido exclusivos de las carreras de física, habrá que ampliar estos conocimientos a otros estudios del área de la ingeniería y las tecnologías de la información, y al mismo tiempo empezar a introducirlos más tempranamente y de forma escalonada en institutos de formación media.