Impartido por Cecilia Pinto, Innovation & Grant Manager de Multiverse Computing

Multiverse Computing es una empresa especializada en el desarrollo de software cuántico. En junio de 2022 Multiverse y la consultora madrileña de ingeniería IDEA iniciaron conversaciones sobre una posible colaboración para optimizar el proceso de generación de hidrógeno. IDEA había trabajado ya en el desarrollo de un gemelo digital de un electrolizador de hidrógeno (el aparato que permite producir
hidrógeno mediante el proceso de la electrólisis), mientras que Multiverse tenía la capacidad para dotar a ese gemelo digital de Inteligencia Artificial (IA). Se planteó la posibilidad de investigar y aplicar la computación cuántica y la tecnología del gemelo digital en el proceso de electrólisis de hidrógeno verde. Enseguida surgió la oportunidad de presentarse con esta idea a una convocatoria de subvención del programa AEI (Agrupaciones Empresariales Innovadoras, del Ministerio de Industria), y decidieron formar un consorcio y preparar la propuesta.
La propuesta fue aprobada, y el trabajo se inició en septiembre de 2022. A partir de ahí, se desarrollaron tareas concretas como la caracterización de una planta de hidrógeno y el desarrollo de su gemelo digital, la investigación y parametrización del proceso de electrólisis, la aplicación de algoritmos de computación cuántica para optimizar la generación de hidrógeno y la investigación de la integración de algoritmia cuántica en gemelos digitales. El resultado final ha sido la integración de algoritmos cuánticos o de inspiración cuántica en el gemelo digital de un electrolizador.

Antecedentes
En el contexto actual se está promoviendo el desarrollo de energías sostenibles, favoreciendo la transición hacia un sistema energético más limpio y reduciendo la dependencia de los combustibles fósiles. La producción de hidrógeno es un proceso costoso, con un alto consumo energético. De ahí la propuesta de combinar el gemelo digital y la computación cuántica en plantas de generación de hidrógeno,
con la idea de optimizar procesos y reducir costes. Se abordan desafíos actuales en la industria y se promueve la innovación tecnológica y científica en campos como la química cuántica.

Reto
Mejorar la eficiencia y reducir los costes en la producción de hidrógeno verde a través de la optimización de la electrólisis. Para ello, se combinan el gemelo digital, que permite crear una réplica virtual precisa del sistema de electrólisis, y la computación cuántica, que ayuda a la resolución de problemas complejos de optimización. Este desarrollo tiene la capacidad de generar un impacto positivo en la industria y la sociedad.

Acciones

1. En verano de 2022, Multiverse y la consultora IDEA, con el apoyo de AMETIC (asociación representante de la industria digital española), se unen para presentar una propuesta de investigación a una convocatoria de subvención de la AEI (Agrupaciones Empresariales Innovadoras, del Ministerio de Industria). IDEA cuenta con el conocimiento para generar el gemelo digital de un electrolizador de hidrógeno, y Multiverse tiene la capacidad para dotar a ese gemelo digital de Inteligencia Artificial. El objetivo es optimizar el proceso de electrólisis de hidrógeno.
2. La propuesta es aprobada por el AEI y en septiembre de 2022 ambos socios comienzan a trabajar en el proyecto.
3. Entre septiembre de 2022 y junio de 2023, se desarrollan las siguientes acciones:
   a) Definición del problema, construcción del dataset (es decir, definición del conjunto de datos que existen para construir el modelo), e identificación de otras posibles soluciones ya disponibles en el mercado.
   b) Desarrollo de algoritmos de cuántica o inspiración cuántica, desarrollo de la solución, y creación de una API para código Python (código de ejecución, que incluye los algoritmos cuánticos o de inspiración cuántica).
   c) Integración de la API en el Gemelo Digital de IDEA, como resultado final.
4. Actualmente ambos socios están en contacto con algunas empresas donde poner en práctica la innovación.

Resultados obtenidos

• Lograr combinar tecnologías avanzadas como el gemelo digital y la computación cuántica y optimizar el proceso de electrólisis de hidrógeno y contribuir a la transición hacia una producción de energía más sostenible.
• Gracias a la optimización del proceso, se ha maximizado la producción de Hidrógeno; en concreto, la generación de hidrógeno aumenta en un 5%, con el mismo consumo energético.
• El beneficio también aumenta en un 5%, comparado con una solución clásica; es decir, el hidrógeno se obtiene a menor coste, al reducir los consumos de energía.
• Este proyecto ha servido a Multiverse para modelar todo el proceso de producción de hidrógeno: ahora la empresa conoce todos los parámetros, variables, etc. del proceso.
• En última instancia, esta investigación tiene impacto tanto en la industria como en la sociedad del futuro, al mejorar los métodos numéricos en general y tener aplicaciones directas en información y computación cuántica, simulaciones, física, química y otros campos científicos.
• Además, permite impulsar la nueva revolución energética.