Objetivo principal: Promover el aprendizaje y la investigación en computación cuántica distribuida, desde el punto de vista principal de la emulación de circuitos y aplicaciones cuánticas en supercomputadores.

El trabajo se centrará en el estudio y análisis de arquitecturas distribuidas, evaluando diferentes modelos para la partición de problemas cuánticos en subtareas ejecutables en nodos distribuidos (QPU virtuales). A partir de los diferentes modelos, se explorará la implementación del Emulador Cuántico Distribuido QUNCA, desarrollado en el CESGA, y se portará esta implementación al supercomputador Lusitania, gestionado por el Centro de Supercomputación de Extremadura (COMPUTAEX). A partir de la instalación y puesta en marcha del emulador, se realizará el estudio y diseño para la ampliación de QUNCA con nuevos simuladores.

Objetivos específicos:

-Estudio de modelos de emulación cuántica distribuida, que incluyen los modelos completamente paralelos, con comunicaciones clásicas y con comunicaciones cuánticas.

-Portar la implementación desde el supercomputador Finisterrae (CESGA) al supercomputador Lusitania (COMPUTAEX). Se analizará y evaluará la implementación y se estudiarán posibles mejoras a la interfaz y ejecución del emulador, así como sus limitaciones actuales, con la experiencia de su instalación en más de un supercomputador. Se estudiarán asimismo extensiones posibles al mismo para adaptarse a diferentes entornos.

-Estudio, evaluación y diseño de un nuevo simulador para extender la implementación de la QPU Virtual a diferentes simuladores existentes. Actualmente, la implementación de la QPU virtual se basa en el simulador desarrollado en el Munich Quantum Valley denominada MQT-DDSIM, y se contemplan extensiones para Qiskit AER y una implementación propia denominada QuncaSimulator. Sin embargo, existen otros simuladores bien afianzados en el ámbito de la computación cuántica, como Qulacs o Qibo, que se evaluarán como candidatos a la implementación.

-Implementación de casos de uso para evaluar el emulador y obtener datos de análisis de rendimiento y funcionamiento del mismo. Modelo de ejecución general del emulador cuántico distribuido QUNCA, fundamental para la evaluación de la implementación, tanto en el supercomputador Finisterrae como en Lusitania. Se ejecutarán diferentes aplicaciones a modo de benchmarking para obtener datos de rendimiento, consumo de memoria y recursos, y limitaciones de la ejecución, que puedan servir como análisis para la mejora continua de QUNCA.

-Generación de un informe o documento científico que contemple los trabajos técnicos realizados y sirva como documentación para usuarios y programadores.

Objetivo transversal:

Se trabajará en el análisis, evaluación y extensión del emulador QUNCA, un desarrollo prometedor de los centros de supercomputación a nivel nacional que tiene una proyección internacional muy importante.

Fuente de financiación: Decreto 45/2025, de 27 de mayo, por el que se establecen las bases reguladoras de las subvenciones para la contratación de jóvenes como personal de apoyo a la investigación, «Programa Atraigo Talento», y se aprueba la primera convocatoria. DOE 17 de junio de 2025. El proyecto se encuadra en el Grupo 1: Áreas prioritarias de la ciencia alineadas con las establecidas a nivel europeo “Horizonte Europa”, dentro de Mundo Digital, Industria y Espacio, y en el punto de Tecnologías Cuánticas.