Taiwán busca convertir su liderazgo en chips en una ventaja cuántica

Por qué el liderazgo de Taiwán en chips es importante para la computación cuántica

La fortaleza de Taiwán en la fabricación de chips es fundamental para un nuevo impulso destinado a crear un ecosistema nacional de computación cuántica. En los últimos días, destacados representantes de Academia Sinica y del Instituto de Investigación de Tecnología Industrial instaron al Gobierno y a la industria a convertir las fortalezas del país en semiconductores en un impulso para desarrollar hardware, software y talento cuánticos. Los chips están en el centro de todos los sistemas cuánticos, desde los dispositivos de cúbits hasta la electrónica de control criogénico. Esto ofrece a Taiwán una oportunidad concreta para avanzar más rápido de lo que su tamaño podría sugerir.

Lo que distingue a las máquinas cuánticas es el cúbit, un dispositivo que puede existir en varios estados a la vez. Los cúbits son frágiles. El calor, las vibraciones y las señales eléctricas parásitas destruyen rápidamente su información. La mayoría de los diseños funcionan a temperaturas cercanas al cero absoluto. Los chips que generan, miden y controlan esos cúbits deben ser precisos, silenciosos y fiables a temperaturas criogénicas. La fabricación de estas piezas aprovecha las mismas capacidades que impulsan los semiconductores de vanguardia, como la litografía precisa, los materiales avanzados y el control de procesos con alto rendimiento.

Taiwán ya produce la mayoría de los chips lógicos más avanzados del mundo, que impulsan la inteligencia artificial y la computación de alto rendimiento. Los analistas calculan que las fábricas taiwanesas representan alrededor del 90 % de los nodos más avanzados que utilizan las plataformas globales. El país también lidera en empaquetado y pruebas, fundamentales para conectar dispositivos densos que deben caber dentro de refrigeradores de dilución. Esta combinación de fortalezas explica por qué los expertos locales sostienen que Taiwán puede traducir su liderazgo en chips en avances concretos en el campo cuántico.

De las fábricas a los cúbits: qué capacidades se pueden aprovechar

Varias capacidades pasan directamente de la producción moderna de semiconductores a la investigación cuántica. La litografía de alta precisión y el rigor de las salas blancas respaldan la fabricación de estructuras de cúbits en circuitos superconductores y puntos cuánticos de silicio. El empaquetado avanzado y las interconexiones permiten llevar miles de líneas de control a entornos fríos sin añadir ruido. El control de procesos consolidado mejora la uniformidad y el rendimiento, dos variables que limitan la escala de los dispositivos cuánticos actuales. En el ámbito de la electrónica, la experiencia de Taiwán con chips de radiofrecuencia e interfaces de alta velocidad puede contribuir al diseño de chips de control criogénico ubicados cerca de los cúbits, lo que reduce la complejidad del cableado.

Qué proponen ahora los expertos en Taipéi

Chen Chii-dong, investigador distinguido del Centro de Investigación sobre Asuntos Críticos de Academia Sinica y director ejecutivo de su Centro Temático de Computación Cuántica, planteó un objetivo claro: desarrollar capacidades en el país. Sostuvo que Taiwán debería poner en marcha un esfuerzo integral que abarque dispositivos, software de control y plataformas de pruebas.

Al presentar su propuesta de un impulso nacional, Chen dijo que Taiwán debería aprovechar sus fortalezas en chips para crear un programa cuántico completo y formar especialistas de distintos campos. Lo expresó con claridad:

Taiwán tiene una ventaja absoluta en semiconductores y debería aprovecharla para crear su propio ecosistema de computación cuántica y formar talento local.

También pidió construir un prototipo funcional en Taiwán. Construir una computadora cuántica nacional es más que un gesto simbólico. El trabajo práctico impulsaría el aprendizaje de los proveedores y el desarrollo de herramientas en todos los niveles. Como explicó Chen:

Desarrollar una computadora cuántica propia estimularía los avances en hardware relacionado y software de control.

Jeff Lin, director general del Centro de Estrategia Internacional para la Industria, la Ciencia y la Tecnología del ITRI, presentó una hoja de ruta para las políticas y la industria. Instó a Taiwán a centrarse en tecnologías cuánticas fundamentales vinculadas con la inteligencia artificial, sumarse a asociaciones de cadenas de suministro con Estados Unidos, Europa y Japón, reforzar la colaboración entre la industria y el mundo académico, y crear una plataforma de investigación y verificación que acelere la comercialización. También pidió establecer normas sobre riesgos, soberanía de los datos y ética, además de reformas legales y educativas que respalden el talento interdisciplinario. Explicó así la importancia de este campo:

La tecnología cuántica se ha convertido en la nueva frontera estratégica después de la inteligencia artificial. Alrededor de 30 países ya la han incluido en sus planes nacionales de desarrollo.

El plan de Lin también propone un enfoque de ecosistema: un banco de pruebas nacional donde empresas emergentes y universidades puedan validar ideas, una vía de financiación vinculada a hitos y un programa para transformar módulos de investigación en subsistemas de calidad industrial. El objetivo es acelerar los ciclos de aprendizaje, acortar el tiempo entre los resultados de laboratorio y las pruebas piloto, y ofrecer trayectorias más claras a los ingenieros que pasan de trabajar en chips clásicos a proyectos cuánticos.

El lugar de Taiwán en la carrera global

La tecnología cuántica forma parte ahora de una competencia más amplia por los chips, la computación y las industrias estratégicas. Estados Unidos y sus aliados invierten a gran escala mediante programas públicos y asociaciones privadas, al tiempo que endurecen las normas de exportación de herramientas avanzadas destinadas a China. La expansión de TSMC en Arizona, respaldada con fondos públicos, refleja el impulso para crear una capacidad resiliente en semiconductores avanzados. Estas medidas modifican los lugares donde se lleva a cabo la investigación sensible y donde se ubicarán las cadenas de suministro del futuro.

China, por su parte, invierte grandes sumas para reducir su dependencia de la tecnología extranjera. Los bancos de políticas públicas, los fondos estatales y los programas provinciales respaldan proyectos nacionales de chips y tecnología cuántica, junto con iniciativas para captar talento y nuevas restricciones a los materiales estratégicos. Esta dinámica eleva lo que está en juego para Taiwán. Su sector de chips se encuentra en el centro de las cadenas de valor globales, pero también enfrenta presiones para replicar capacidades en el extranjero y gestionar los riesgos políticos.

Para Taiwán, esta combinación de oportunidades y exposición exige actuar. El país puede aprovechar asociaciones de confianza para sumarse a consorcios cuánticos internacionales y, al mismo tiempo, mantener en su territorio las actividades de mayor valor. También puede posicionarse como un puente entre los chips clásicos y los experimentos cuánticos, un ámbito en el que ya cuenta con escala, conocimientos y una amplia red de proveedores.

Qué vías de desarrollo de hardware tienen sentido para Taiwán

Ningún diseño de cúbit se ha impuesto. Cada uno de los principales enfoques implica ventajas y desventajas en cuanto a tolerancia al ruido, temperatura de funcionamiento, velocidad de las compuertas y facilidad de fabricación. Taiwán no necesita abarcar todas las vías. Una mejor estrategia consiste en elegir nichos que se ajusten a sus fortalezas actuales en chips y a sus redes de proveedores, y luego integrar esas piezas en programas globales.

Circuitos superconductores

Los cúbits superconductores utilizan uniones de Josephson formadas sobre películas delgadas que conducen electricidad sin resistencia a temperaturas muy bajas. Su fabricación requiere películas superconductoras limpias, patrones precisos y un tratamiento cuidadoso de las superficies. Los principales cuellos de botella son el empaquetado criogénico y el control por microondas. Las empresas taiwanesas de empaquetado avanzado pueden desarrollar intercaladores de baja pérdida y cableado tridimensional para llevar señales de microondas a las etapas criogénicas. Los equipos locales de electrónica pueden diseñar módulos de control compactos y filtros que limiten el ruido. Los laboratorios de pruebas pueden especializarse en rutinas de calibración que reduzcan el tiempo necesario para poner en marcha nuevos chips dentro de refrigeradores de dilución.

Cúbits de espín en silicio

Los cúbits de espín en silicio se construyen a partir de puntos cuánticos formados en estructuras de semiconductores bien conocidas. Su atractivo es evidente. En principio, estos dispositivos pueden aprovechar la misma litografía y el mismo control de procesos que ya existen en las principales fábricas. Los programas globales muestran que los dispositivos de espín de silicio pueden fabricarse con herramientas convencionales y luego combinarse con circuitos de control criogénico. Si los cúbits pueden funcionar cerca de los 4 kelvin en lugar de a temperaturas de milikelvin, será más fácil integrarlos con CMOS de baja temperatura y simplificar el cableado. Las fundiciones y las empresas de diseño de Taiwán están bien posicionadas para explorar esta vía, especialmente si un proyecto nacional financia kits compartidos de desarrollo de procesos, lotes de fabricación compartidos y herramientas de automatización del diseño electrónico criogénico.

Sistemas fotónicos y de iones

Los cúbits fotónicos y los iones atrapados dependen más de la óptica de precisión, los láseres y los sistemas de vacío que de los procesos convencionales con silicio. Aun así, Taiwán puede contribuir. La fotónica integrada, el empaquetado óptico y los materiales especializados son ámbitos en los que los proveedores actuales pueden adaptar sus capacidades. Las universidades pueden liderar el desarrollo de fuentes láser estables, conmutación óptica y repetidores cuánticos para comunicaciones seguras.

En todas las modalidades se repiten dos temas. Primero, son esenciales la infraestructura criogénica y el personal especializado en mediciones. Segundo, los diseños híbridos que combinan un procesador cuántico con aceleradores clásicos dominarán las primeras aplicaciones. La cercanía de Taiwán a las cadenas de suministro de computación de alto rendimiento supone una ventaja estructural para ese modelo híbrido.

Talento y educación

La computación cuántica combina física, informática, ingeniería eléctrica, ciencia de los materiales y matemáticas aplicadas. Chen destacó el tiempo que se necesita para desarrollar conocimientos especializados e instó a estudiantes e ingenieros en la mitad de su carrera profesional a incorporarse al campo desde la física, las ciencias de la información, la ingeniería eléctrica y la electrónica. Los planes de estudio que avanzan desde el álgebra lineal y la mecánica cuántica hasta la teoría del control y la ingeniería criogénica pueden ayudar a quienes se incorporan a adquirir los conocimientos necesarios.

Taiwán ya ha comenzado a organizarse. La Oficina del Programa Cuántico de Taiwán (2021) y el Equipo Nacional Cuántico (2022) se crearon con un presupuesto plurianual que suma unos 259 millones de dólares estadounidenses en cinco años. Sus planes abarcan hardware, óptica, software y aplicaciones para computadoras cuánticas. Proyectos locales han informado sobre prototipos, incluida una computadora cuántica construida en el país y demostraciones de distribución cuántica de claves. El país también trabaja activamente en criptografía poscuántica y alberga un Centro de Migración hacia la Seguridad Cuántica que ayuda a las instituciones a planificar mejoras frente a futuros ataques de máquinas cuánticas.

Asociaciones y gobernanza

Funcionarios e investigadores sostienen que Taiwán debería profundizar la cooperación con Estados Unidos, Europa y Japón tanto en la investigación como en las cadenas de suministro. Participar en programas globales permite acceder a bancos de pruebas compartidos, lotes de fabricación y normas comunes. La colaboración con India es otra vía prometedora, dado que el país cuenta con una Misión Nacional Cuántica y fortalezas en comunicación y detección cuánticas. Los proyectos conjuntos podrían combinar la experiencia de Taiwán en dispositivos y chips con las capacidades de sus socios en algoritmos, metrología y sistemas en red.

La gobernanza también requiere atención. Jeff Lin ha pedido un marco integral que abarque la evaluación de riesgos, la soberanía de los datos y la ética. La transición a la criptografía poscuántica debería planificarse y probarse en las infraestructuras críticas, con hitos para las adquisiciones y el cumplimiento de las normas. Las reglas de control de las exportaciones, la protección de la propiedad intelectual y los protocolos de seguridad determinarán quién puede trabajar en cada proyecto y qué equipos se pueden compartir. Unas políticas claras reducen la incertidumbre para las empresas emergentes y los investigadores, y generan confianza con los socios internacionales.

Obstáculos que Taiwán debe resolver

El equipo especializado es escaso. Los refrigeradores de dilución, las estaciones de prueba de baja temperatura y los instrumentos de medición de alta frecuencia son costosos y difíciles de conseguir. Las instalaciones compartidas pueden aliviar el cuello de botella, pero necesitan financiación sostenida y operadores cualificados. El tiempo de uso de las fundiciones es otra limitación, ya que las líneas de producción están saturadas por la alta demanda de chips para inteligencia artificial y servidores. Sin módulos de proceso y calendarios de lotes compartidos dedicados, los dispositivos cuánticos tendrán que esperar detrás de los pedidos comerciales.

Los ejemplos de la industria muestran por qué es importante una estrecha conexión entre las herramientas para semiconductores y la investigación cuántica. Grandes programas en el extranjero experimentan con cúbits de espín de silicio fabricados con procesos estándar, mientras desarrollan chips de control criogénico e infraestructura de pruebas a su alrededor. La lección no es que Taiwán deba copiar un enfoque concreto. Es que los equipos cuánticos necesitan acceder hoy a litografía avanzada, metrología y empaquetado. Taiwán tiene los conocimientos para explorar estas vías si compromete las herramientas, el personal y el tiempo necesarios.

Planes e hitos a corto plazo

El Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de Taiwán prevé poner en marcha en 2026 un proyecto para construir una computadora cuántica central. El objetivo es conectar una computadora cuántica central con plataformas de computación de alto rendimiento y crear un recurso híbrido al que puedan acceder investigadores y empresas. Esto refleja una tendencia global a combinar procesadores cuánticos con supercomputadoras y aceleradores de inteligencia artificial para realizar tareas prácticas.

Varias medidas concretas podrían acelerar los avances. Un centro nacional de criogenia con varias cámaras para refrigeradores y un modelo de servicios reduciría los tiempos de espera para los experimentos. Un programa de chips de control CMOS criogénicos incorporaría al sector a las empresas de diseño y crearía componentes reutilizables. Una línea piloto de empaquetado para cúbits superconductores y de espín permitiría a los equipos mejorar las interconexiones de baja pérdida y el cableado tridimensional. Los lotes periódicos de fabricación con kits de desarrollo de procesos adaptados a dispositivos cuánticos permitirían recopilar datos sobre los dispositivos y mejorar el rendimiento. Una plataforma pública de pruebas y verificación ofrecería a las empresas emergentes un lugar para validar componentes, mientras que un fondo de innovación vinculado a hitos técnicos claros ayudaría a reducir la distancia entre los resultados de laboratorio y los primeros productos.

Aplicaciones prioritarias

Varias áreas de aplicación se ajustan a las fortalezas de Taiwán. En el sector de los semiconductores, los algoritmos inspirados en la computación cuántica y, más adelante, los pequeños aceleradores cuánticos podrían contribuir al descubrimiento de materiales, la simulación de procesos y la optimización del diseño. En ciberseguridad, el Gobierno y el sector financiero pueden planificar la transición a la criptografía poscuántica y probar enlaces de comunicación cuántica para el tráfico sensible. En salud, los métodos cuánticos podrían ayudar a modelar proteínas o reconstruir imágenes cuando el hardware haya madurado. En energía y manufactura, los flujos de trabajo híbridos cuánticos y clásicos podrían mejorar la programación y la logística de cadenas de suministro complejas. Todas estas vías se benefician de las pruebas tempranas, incluso antes de que existan grandes máquinas con tolerancia a fallos.

Lo esencial

• Chen Chii-dong, de Academia Sinica, insta a Taiwán a construir una computadora cuántica propia para impulsar los avances en hardware, software de control y pruebas.
• Jeff Lin, del ITRI, pide un plan nacional centrado en tecnologías fundamentales vinculadas con la inteligencia artificial, asociaciones globales, gobernanza de riesgos y datos, y una plataforma de investigación y verificación.
• Las fortalezas de Taiwán en fabricación, empaquetado y pruebas de chips pueden respaldar proyectos cuánticos superconductores, de espín en silicio y fotónicos.
• La geopolítica está transformando las cadenas de suministro. Estados Unidos y sus aliados invierten y endurecen los controles, mientras China busca la autosuficiencia.
• Taiwán ha organizado programas nacionales, como la Oficina del Programa Cuántico de Taiwán (2021) y el Equipo Nacional Cuántico (2022), con un presupuesto plurianual.
• Entre las principales carencias figuran la infraestructura criogénica limitada, la escasez de equipos especializados y el acceso a las fundiciones. Las instalaciones compartidas y los lotes de fabricación dedicados pueden ayudar.
• El Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología prevé en 2026 un proyecto de integración de computación cuántica y computación de alto rendimiento para crear un recurso híbrido destinado a la investigación y la industria.
• Entre las aplicaciones prioritarias figuran la investigación y el desarrollo de materiales y chips, la criptografía poscuántica, la comunicación cuántica y la optimización de las cadenas de suministro.