Programa
Resumen
El Máster en Tecnologías Cuánticas Aplicadas (UPM – APTIE) responde a la demanda de profesionales especializados en computación y comunicaciones cuánticas, con un enfoque en ciberseguridad, criptografía cuántica y aplicaciones industriales. De carácter práctico y aplicado, está orientado a sectores como la administración pública, empresas tecnológicas y proveedoras de la administración, combinando fundamentos teóricos con el desarrollo de habilidades en algoritmos cuánticos, simulación, metrología y redes QKD.
El programa es práctico y aplicado, es decir, incluye un concurso de prácticas en laboratorios, entre ellos, el Laboratorio Cuántico de la UPM en el campus de Excelencia Internacional de Montegancedo. Con módulos que abarcan desde los principios de la información cuántica hasta aplicaciones en ciberseguridad y telecomunicaciones, el máster ofrece una formación integral con seminarios y talleres impartidos por expertos del sector, promoviendo la innovación y la adopción de estas tecnologías en entornos empresariales e institucionales.
El Máster de Tecnologías Cuánticas Aplicadas destaca al priorizar las aplicaciones comerciales e industriales de la computación cuántica, así como las Comunicaciones Cuánticas (Quantum-Resistant Cryptography). El módulo de Telecomunicaciones se centra en la aplicabilidad de la Criptografía Cuántica para garantizar la confidencialidad en el intercambio de claves en entornos de red mediante protocolos de distribución de clave cuántica (QKD). En el ámbito de Aplicaciones Industriales, se aborda el desarrollo de la computación cuántica, con especial énfasis en Quantum Annealing y su relación con Adiabatic Quantum Computation (AQC). Se ha dedicado un módulo a las aplicaciones prácticas en diversas industrias. Además, se llevarán a cabo seminarios y talleres con colaboradores externos, brindando una experiencia integral que abarca desde la teoría hasta la aplicación práctica en áreas como ciberseguridad, manufactura, salud y energía. Este máster impulsa avances tecnológicos con enfoque destacado en las telecomunicaciones cuánticas y el cifrado cuántico en redes.
Programa
El Máster de Tecnologías Cuánticas Aplicadas consta de módulos especializados que abordan aspectos fundamentales de la física cuántica y su aplicación práctica en diversos campos.
En el Módulo 1, se proporciona una introducción a la FÍSICA CUÁNTICA, explorando desde los principios semiclásicos hasta las bases de la teoría cuántica. Se examinan conceptos clave como la ecuación de Schrödinger, operadores cuánticos, el principio de indeterminación de Heisenberg y fenómenos como el entrelazamiento cuántico. La sección concluye con una revisión de los postulados fundamentales de la teoría cuántica y el fenómeno del efecto túnel fundamental para entender algoritmos de búsqueda cuántica y de temple cuántico (quantum annealing).
El Módulo 2 se centra en COMPUTACIÓN, ALGORITMIA Y SIMULACIÓN CUÁNTICA, comenzando con los fundamentos físicos de la computación cuántica. Se explora la relación entre información y termodinámica, los criterios de DiVincenzo para computadoras cuánticas efectivas, circuitos y puertas lógicas cuánticas, y ejemplos prácticos de algoritmos cuánticos, incluyendo el Algoritmo Cuántico de Fourier y el Algoritmo de Shor para la factorización.
El Módulo 3 se enfoca en METROLOGÍA CUÁNTICA, que aprovecha los recursos cuánticos para hacer medidas más precisas y con menos interacción con el medio. Aplicaciones en sensores ultraprecisos de campo gravitatorio, campo magnético. La sección concluye con un vistazo a simuladores cuánticos y sus aplicaciones.
El Módulo 4 se enfoca en COMUNICACIONES CUÁNTICAS, destacando la influencia de la computación cuántica en la seguridad de las comunicaciones. Se introduce la Criptografía Cuántica como solución a los desafíos de seguridad, utilizando principios de la mecánica cuántica para garantizar confidencialidad en el intercambio de claves. Además, se abordan los problemas y soluciones relacionados con la integración de redes cuánticas QKD con las redes de comunicaciones convencionales, con énfasis en la infraestructura de clave Cuántica Europea (EUROQCI).
Módulo 5: CASOS DE USO DE CIBERSEGURIDAD CUÁNTICA. Casos de Uso de Ciberseguridad Cuántica y Postcuántica (o Quantum-Resistant Cryptography). Este módulo aborda aplicaciones industriales y comerciales de la ciberseguridad cuántica, incluyendo ejemplos prácticos y casos de uso de criptografía cuántica. También se exploran desafíos cuánticos en la criptografía actual, el impacto potencial de la computación cuántica en la seguridad, y la preparación para la era de la Criptografía Inmune a Computación Cuántica, con un enfoque en estándares y esquemas criptográficos. Se introduce además un enfoque híbrido de ciberseguridad que integra elementos cuánticos y postcuánticos.
Módulo 6: PROBLEMAS PRÁCTICOS DE QUANTUM ANNEALING, QUANTUM MACHINE LEARNING Y QUANTUM AI. Este módulo se centra en la integración de algoritmos cuánticos en el aprendizaje automático. Se explora el quantum machine learning y sus aplicaciones, incluyendo la mejora cuántica del aprendizaje automático clásico, algoritmos cuánticos variacionales, amplificación de amplitud y quantum annealing para optimización. También se examinan redes neuronales cuánticas y su aplicación en diversos campos.
Módulo 7: APLICACIONES INDUSTRIALES DE LA COMPUTACIÓN CUÁNTICA (Hardware y software). Este módulo contextualiza históricamente el desarrollo de la computación cuántica, destacando los paradigmas gate-based y adiabático. Se explora Quantum Annealing y su relación con Adiabatic Quantum Computation (AQC), así como tecnologías y hardware para los paradigmas gate-based (circuitos superconductores, iones atrapados, computación topológica). Este módulo se enfoca en aplicaciones prácticas de la computación cuántica en diversas industrias, como finanzas, energía, manufactura, salud, ingeniería, aeroespacial, ciberseguridad, defensa, química y farmacéutica, así como en tecnologías emergentes como el hidrógeno.
Módulo 8: SEMINARIOS. Este módulo transversal incluye seminarios sobre desafíos de seguridad en criptografía cuántica, Quantum Walks y Deep Learning, computación cuántica en la era NISQ, y comunicaciones cuánticas. Además, se realizan talleres prácticos en laboratorios de comunicaciones cuánticas, explorando tecnologías como Quantum Key Distribution (QKD) y ofreciendo prácticas en seguridad extremo a extremo y Quantum Resistant Cryptography.
Resumen de horas de docencia y de prácticas tuteladas
| MÓDULOS DEL MÁSTER EN TECNOLOGÍAS CUÁNTICAS APLICADAS | H. DOCENCIA /ECTS | H. PRÁCTICAS TUTELADAS /ECTS |
| MÓDULO 1. INTRODUCCIÓN, TEORÍA CUÁNTICA E INFORMACIÓN. | 24 / 4 ECTS | 6 / 1 ECTS |
| MÓDULO 2. COMPUTACIÓN, ALGORITMIA Y SIMULACIÓN CUÁNTICAS | 36 / 6 ECTS | 12 / 2 ECTS |
| MÓDULO 3. METROLOGÍA Y SENSÓRICA CUÁNTICA | 18 / 3 ECTS | |
| MÓDULO 4. TELECOMUNICACIONES CUÁNTICAS | 30 / 5 ECTS | 6 / 1 ECTS |
| MODULO 5. CASOS DE USO DE CIBERSEGURIDAD CUÁNTICA | 36 / 6 ECTS | 12 / 2 ECTS |
| MODULO 6. PROBLEMAS PRÁCTICOS DE QUANTUM ANNEALING, QUANTUM MACHINE LEARNING Y QUANTUM AI | 24 / 4 ECTS | 6 / 1 ECTS |
| MODULO 7. APLICACIONES INDUSTRIALES | 30 / 5 ECTS | 12 / 2 ECTS |
| MODULO 8. SEMINARIOS | 12 / 2 ECTS | |
| TALLERES | 6 / 1 ECTS | |
| TRABAJO FIN DE MÁSTER | 90 / 15 ECTS | |
Total:
Horas máster online 360 horas, 60 ECTS.
Docencia: 192 horas (32 ECTS online)
Prácticas tuteladas: 66 horas (11 ECTS)
Seminarios 12 horas (2 ECTS).
Horas previstas de trabajo fin de máster: 90 horas (15 ECTS).
