BBVA prueba con éxito la simulación cuántica distribuida en la nube

BBVA continúa abriéndose paso por la senda de la innovación. Para ello, en consonancia con la vocación de mejora continua que abandera, pone el acento sobre la tecnología de vanguardia con el firme propósito mejorar las operaciones corporativas redundando en la experiencia de cliente. En esta ocasión, la entidad financiera ha dirigido el foco sobre la computación cuántica, un área cuyo gasto por parte de las organizaciones se mantiene boyante. De hecho, según datos de la firma de análisis e investigación IDC, el mercado global de la computación cuántica pegará el estirón hasta situarse en los 7.600 millones de dólares para 2027. Una cifra que, traducida, representa una tasa de crecimiento anual compuesto (CAGR) para el período 2022-2027 del 48,1%.

Ahora, según se ha dado a conocer, el banco ha logrado probar con éxito la simulación cuántica distribuida en la nube. En concreto, BBVA ha finalizado con éxito una prueba piloto en la que ha distribuido la ejecución de algoritmos cuánticos en múltiples servidores de computación clásica situados en la nube de AWS. El piloto de BBVA, uno de los primeros dada su naturaleza en el sector financiero, permite al banco disponer de una arquitectura propia para continuar impulsando la exploración del uso de la cuántica en tareas financieras complejas.

Sobre la iniciativa hablan para CIO España Javier Recuenco Andrés, responsable del área de Arquitectura Técnica de Innovación CIB en BBVA, y Escolástico Sánchez, líder de la disciplina Quantum en el banco. Es este último quien arroja algo de luz sobre el potencial que la cuántica brinda al sector financiero y, en concreto, a BBVA: “Los ordenadores cuánticos tienen la capacidad de resolver problemas exponenciales que hoy en día no se pueden abordar con los clásicos. Para las empresas supone una oportunidad de resolver problemas de negocio desafiantes; en el caso del sector financiero, por ejemplo, tiene potencial para afrontar la optimización de carteras, la detección de fraude o la simulación de variables para dar precios de productos financieros o calcular riesgos”.

En BBVA, proseguía, “exploramos el potencial de la cuántica principalmente por dos motivos: tratar de buscar mejores soluciones a problemas de negocio y fortalecer la seguridad de nuestras comunicaciones y datos para contrarrestar el uso malicioso de la computación cuántica por parte de terceros”. “El piloto de simulación cuántica distribuida que hemos completado con éxito es un paso más en esta exploración, que podría permitir que áreas muy diversas del banco se apalanquen en esta tecnología”.

Caso de éxito: inicios y desarrollo

Al ser preguntados sobre cómo nace el piloto que llevó a BBVA a probar con éxito la simulación cuántica distribuida, Recuenco toma la palabra. “Desde Arquitectura Técnica de Innovación CIB usamos un simulador de 16 cúbits (Quirk) para realizar formación básica en computación cuántica en el puesto local o en el framework de Qiskit”. El propósito no era otro, confiesa, que lograr la simulación en la nube llegando a 32 cúbits sin distribuir. Por otra parte, “fue a comienzos de abril de 2022 cuando Fujitsu publicó una noticia donde usando supercomputadores lograban distribuir hasta 36 cúbits”. Con estas premisas se pusieron manos a la obra e iniciaron una prueba de concepto (PoC) en BBVA con el fin de “demostrar la viabilidad técnica de ejecutar la simulación de algoritmos cuánticos, distribuyendo y escalando en múltiples servidores clásicos en cloud evitando el uso de supercomputadores”.

Con esta simulación cuántica distribuida, una de las primeras de su tipo llevada a cabo en el sector financiero, la entidad consiguió ejecutar algoritmos cuánticos escalando hasta una potencia de cálculo total de 38 cúbits. Se trata de una cuota difícil de alcanzar con el uso de servidores individuales, ya que cuanto más elevado es el número de cúbits, mayor es la complejidad de los problemas que el sistema puede abordar.

Cabe destacar que la iniciativa ha sido llevada a cabo junto a VASS y AWS. “Hemos confiado en VASS por haber creado en estos últimos años un equipo técnico con los conocimientos en computación cuántica requeridos para la PoC”, explica Recuenco. Posteriormente, relata, tras realizar las primeras pruebas de escalado de la arquitectura de simulación cuántica distribuida en la cuenta cloud de Innovación de BBVA, “contactamos con AWS para comunicarle el potencial y solicitarle ayuda para seguir escalando con servidores más potentes”. En este sentido, insiste Recuenco, “AWS respondió positivamente dando créditos para la PoC, lo cual nos permitió completar la validación de esta nueva arquitectura de simulación cuántica distribuida”.

Desafíos y lecciones aprendidas: capacidad de resiliencia

Durante el transcurso del piloto, como es de esperar, hubo alguna piedra en el camino que el equipo al mando tuvo que sortear. “Aunque ya teníamos algoritmos cuánticos adaptados en Qiskit que en simulación sin distribuir funcionaban correctamente, encontramos problemas para distribuirlos en múltiples servidores, pues fue necesaria una adaptación de los mismos para ejecutarlos tanto en CPU como en GPU”.

En este sentido, comenta, los mayores retos tuvieron que ver con elegir los algoritmos cuánticos adecuados para la PoC; orquestar el funcionamiento correcto de Qiskit junto a OpenMPI (software open-source) en AWS, comenzando con pruebas manuales y terminando con una plataforma automatizada de distribución; demostrar el escalado y distribución de AWS tanto en servidores con CPU como con GPU; ajustar el escalado de la memoria en la distribución en múltiples servidores en base al número de cúbits de la simulación de los algoritmos cuánticos; y, además, acotar las pruebas en tiempo y presupuesto.

Más allá del éxito cosechado, siempre hay lecciones aprendidas en el camino. Para Recuenco estas tienen que ver con “simular sin depender de un computador cuántico real (QPU), ya que tiene una serie de ventajas asociadas”. Entre ellas, destaca el responsable de Arquitectura Técnica de Innovación CIB, validar con exactitud si el algoritmo cuántico genera el resultado esperado; realizar la medición de estados intermedios; ejecutar el algoritmo en un entorno cerrado y privado; la inexistencia de un límite de tiempo de ejecución del algoritmo cuántico, o la posibilidad de simular con ruido y sin ruido.

Valor diferencial y próximos pasos

El valor diferencial de la prueba reside en poder simular algoritmos cuánticos distribuidos en múltiples servidores clásicos. Esto, detalla Recuenco, “se puede ejecutar tanto en cloud como on-premise sin depender de supercomputadores”. Dentro del tejido financiero, continúa el experto, “nos consideramos pioneros en crear una arquitectura para simular la ejecución de algoritmos cuánticos distribuyendo sobre servidores clásicos en cloud”. Hasta la fecha, continúa, “se habían realizado este tipo de simulaciones acotadas a un entorno tecnológico como en el caso de Fujitsu o la Universidad de Oxford”.

Además de continuar probando la tecnología, los próximos pasos a seguir de BBVA se concentran en adherirse a diferentes iniciativas internacionales con el propósito de “crear una comunidad que impulse la cuántica de manera coordinada entre las instituciones”. Así, desde BBVA se han sumado a los más de 300 expertos y organismos que han pedido a la UNESCO que proclame el año 2025 como Año Internacional de la Ciencia y la Tecnología Cuánticas. “Creemos que esta iniciativa ayudará a visibilizar entre la sociedad cómo la tecnología ayudará a dar un salto de gigante en numerosos sectores, y contribuirá a fomentar vocaciones que son imprescindibles para que los desarrollos cuánticos se aceleren”.

Por otro lado, conscientes de la amenaza que supone la cuántica a la hora de vulnerar sistemas criptográficos de seguridad, “acabamos de unirnos al Quantum Safe Financial Forum, un grupo de trabajo impulsado por la Europol y destinado a que el sector financiero empiece a articular sistemas de seguridad robustos que blinden nuestros datos y los de nuestros clientes frente al uso malicioso de esta tecnología”.