Computación Cuántica y Fusión Nuclear: La Receta para fabricar un "Sol en la Tierra"

Desde hace casi un siglo, la Fusión Nuclear se presenta como el santo grial de la energía: la promesa de replicar en la Tierra la misma reacción que hace brillar al Sol, obteniendo cantidades inmensas de energía limpia, sin los residuos ni los riesgos de fusión del núcleo asociados a las centrales de fisión actuales. Pero como bien podréis imaginar, construir un ”Sol artificial” es más fácil de decir que de hacer. 

Figura 1: Computación Cuántica y Fusión Nuclear.

La Receta para fabricar un "Sol en la Tierra"

Y no, esta vez el problema no está sólo en confinar un plasma a millones de grados con campos magnéticos. Hay un obstáculo mucho más mundano y del que se habla bastante menos: el combustible.

Figura 2: ”Boffins bet on quantum computers, AI supers to solve fusion fuel dilemma”

Este es precisamente el escenario que analiza el artículo de The Register titulado ”Boffinsbet on quantum computers, AI supers to solve fusion fuel dilemma”, donde se explica cómo el Departamento de Energía de EE.UU., la Cleveland Clinic e IBM han unido fuerzas para atacar este problema con una combinación de superordenadores, inteligencia artificialy ordenadores cuánticos.

Figura 3: Oak Ridge National Lab, Cleveland Clinic, and IBM Achieve

First-Known Computations of Fusion Materials on a Quantum Computers

Para conseguir la fusión necesitamos dos ingredientes: Deuterio y Tritio (Tritium), dos isótopos pesados del hidrógeno. El primero no supone ningún problema, ya que es abundante y se puede extraer del agua del mar. El segundo, en cambio, es el auténtico cuello de botella: el Tritio es radiactivo, se desintegra con rapidez y prácticamente no existe de forma natural en la Tierra.

El problema: un combustible que no existe (casi)

Para que os hagáis una idea de la magnitud del problema: la producción mundial de Tritio es de apenas unos pocos kilos al año, mientras que una sola central de fusión de un Gigavatio (GW) consumiría en torno a medio kilo al día. Es decir, todo el Tritio del planeta mantendría funcionando un único reactor durante unas pocas semanas. 

Figura 4: Esquema resumido del problema de relacionado

con el ”combustible” de la fusión nuclear

Es como querer montar una red de gasolineras en un mundo donde el petróleo se vende por gotas. La conclusión es evidente: una central de fusión comercial no puede depender de un suministro externo, sino que debe fabricar su propio combustible mientras funciona.

La solución: una manta de sal fundida

La propuesta más prometedora consiste en envolver el reactor con una gruesa ”manta” de una sal fundida llamada FLiBe, compuesta por Flúor, Litio y Berilio. La idea es tremendamente elegante: cuando un neutrón sale disparado de la reacción de fusión y golpea un átomo de Litio-6 de la sal, este se rompe generando Helio y... ¡Tritio fresco! El Berilio, por su parte, multiplica los neutrones sueltos para que la ”cría” de combustible sea suficiente, mientras que el flúor y el litio mantienen la mezcla líquida y estable a las temperaturas infernales del reactor.

Figura 5: Esquema de un tokamak rodeado por la

manta de sal fundida donde se genera el Tritio.

Pero aquí llega la letra pequeña. Una vez generado el Tritio dentro de la sal, hay que sacarlo de ahí, y su comportamiento químico puede seguir dos caminos muy distintos:

• Si el Tritio permanece libre en forma de gas: burbujea y sale solo de la mezcla. ¡Perfecto!

• Si en cambio se une al flúor, forma fluoruro de Tritio: un compuesto corrosivo y muy difícil de extraer. Un auténtico quebradero de cabeza.

Predecir cuál de los dos caminos tomará requiere modelar la química de la sal con una precisión extrema. Y aquí los métodos clásicos se quedan cortos: la técnica habitual, la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT), puede cometer errores de hasta el 10% en la energía libre del sistema, un margen inaceptable para responder a la pregunta clave. 

Además, hacer experimentos reales con sales fundidas es carísimo y requiere instalaciones muy especializadas. ¿Os suena este patrón?  Un problema de naturaleza cuántica que desborda a los ordenadores clásicos... ¡Es justo el tipo de tarea para el que nacieron los ordenadores cuánticos!

Supercomputación Cuántico-Céntrica: CPUs, GPUs y QPUs trabajando en equipo.

Como ya hemos comentado en otros artículos de este blog, los ordenadores cuánticos no vienen a sustituir a los clásicos, sino a complementarlos en problemas muy concretos. Y este trabajo es el ejemplo perfecto de esa filosofía, bautizada por IBM como Supercomputación Cuántico-Céntrica: combinar CPUs, GPUs & QPUs (procesadores cuánticos) para resolver juntos lo que ninguno puede resolver por separado.

La estrategia que han seguido los investigadores es muy ingeniosa:

• Fragmentación del problema: mediante una técnica llamada wave function-based embedding, el cálculo de la molécula completa se trocea en fragmentos manejables llamados ”clusters”.

• Reparto del trabajo: los ordenadores clásicos resuelven los clusters sencillos, mientras que el ordenador cuántico se encarga de los más complejos, aquellos con mayor entrelazamiento entre átomos, utilizando un algoritmo llamado Sample-Based Quantum Diagonalization (SQD).

Figura 6: Sample-Based Quantum Diagonalization (SQD) 

• Reconstrucción: finalmente, los ordenadores clásicos ”recosen” todos los fragmentos para obtener la solución de la molécula completa.

Lo curioso es que esta metodología no nació para la fusión: es la misma que utilizó laCleveland Clinic a principios de año para simular una proteína de 12.635 átomos. La ciencia es así de caprichosa, y una técnica desarrollada para biomedicina acaba siendo clave para la energía del futuro.

Figura 7: Modelado de la interacción entre el Tritio y

los clusters de átomos de la sal fundida FLiBe.

Con este enfoque, el equipo calculó las energías de nueve configuraciones moleculares de FLiBe (clusters de 21 iones cada una), con y sin Tritio, siendo la primera vez que se realizan este tipo de cálculos de materiales de fusión en un ordenador cuántico. 

Figura 8: Quantum Computations on Fusion Blanket Molten Salts

Y lo más importante es que los resultados cuánticos igualaron a los métodos clásicos más exigentes. Puede parecer poco ambicioso ”sólo igualar”, pero es la prueba de concepto necesaria que demuestra que el camino cuántico funciona y está listo para escalar hacia donde los clásicos ya no llegan.

El futuro: un bucle de IA, superordenadores y cuántica

Este cálculo es solo una pieza de un plan mucho más ambicioso. El objetivo a largo plazo es construir un flujo de trabajo en bucle, asistido por agentes de inteligencia artificial, que funcione en tres etapas:

1. Cribado con IA: agentes de inteligencia artificial proponen y filtran candidatas a partir de una base de datos del ”Oak Ridge National Lab” con 70 años de investigación en sales fundidas, estimando cuánto tritio generaría cada sal y si sus propiedades térmicas son adecuadas.

2. Simulación clásica: las sales más prometedoras pasan a los superordenadores, que las modelan átomo a átomo. Como estas simulaciones son carísimas, se emplean ”sustitutos” de IA entrenados para reproducir la física a gran velocidad.

3. Precisión cuántica: el ordenador cuántico entra donde la DFT se queda corta: la química de alta precisión que decide dónde se une el tritio. Los resultados realimentan el bucle, afinando la siguiente ronda de candidatas.

El sueño de los investigadores es que, en el futuro, los ingenieros de fusión puedan diseñar y validar una sal fundida completamente por ordenador antes de mezclarla y calentarla en un laboratorio, ahorrando años de experimentos y cantidades ingentes de dinero.

Figura 9: Quantum y Post-Quantum Computing para Ciberseguridad.

Formación Especializada, Libro & Foro Online

Eso sí, seamos honestos con las limitaciones: el problema completo requiere modelar una manta de sal de un metro de grosor con del orden de un cuatrillón de partículas, algo que seguirá fuera del alcance de la química computacional durante mucho tiempo.  El plan inmediato es más modesto pero realista: aumentar el tamaño de los clusters mucho más allá de los 21 iones actuales y calcular los cientos de configuraciones que exige el problema completo, no solo nueve.

Figura 10: Quatum Security: Tecnología Cuántica & Ciberseguridad.

Criptográfica Cuántica y Post-Cuántica. 

Nuestro nuevo libro en 0xWord escrito por: Chema Alonso,

Pablo González, Fran Ramírez, Carmen Torrano, Daniel Romero,

Javier Álvarez, Mario Piattini, Iker Pastor, Pablo García Bringas

En definitiva, estamos presenciando cómo tres de las tecnologías más punteras de nuestro tiempo (la Inteligencia Artificial, la Supercomputación y la Computación Cuántica) dejan de competir entre sí para unir fuerzas contra uno de los grandes problemas de ingeniería de la humanidad.  Los ordenadores cuánticos ya no solo prometen revolucionar el futuro: están ayudando a construirlo. La pregunta es inevitable: ¿será la cuántica la pieza que por fin encienda nuestro propio sol en la Tierra?

Figura 3: Foro Público de Quantum Security de

la Universidad de Deusto en MyPublicInbox

Si te interesan estos temas, te recomiendo que te apuntes al Foro Online Público que funciona desde Septiembre del año pasado en MyPublicInbox, donde se comparten temas de Quantum & Post-Quantum Securrity, así que si quieres estar informado puedes entrar libremente y suscribirte. Y si quieres más, apúntate al curso de Quantum y Post-Quantum Computing para Ciberseguridad.

Saludos,

Autor: Daniel Romero Ruiz

Contactar con Daniel Romero Ruiz

Otros artículos sobre Quantum Computing publicados:

• III edición del Programa de Especialización de Quantum y Post-Quantum Computing para Ciberseguridad: Noviembre 2026
• Libro de Quatum Security: Tecnología Cuántica & Ciberseguridad. Criptográfica Cuántica y Post-Cuántica. 
• Foro Público de Quantum Security de la Universidad de Deusto en MyPublicInbox
• Quantum Computing Cybersecurity Preparedness Act: Comienza la era de Ciberseguridad Post-Quantum en Estados Unidos
• Hamming Quasi-Cyclic (HQC-KEM): Nuevo Key-Encapsulation Mechanism en Post-Quantum Cryptography
• FrodoKEM: Un Key-Encapsulation Mechanism Quantum-Safe (PQC) que recibe su nombre por "El señor de los Anillos"
• La Gran Búsqueda de Números Primos de Mersenne en Internet para superar el mayor Número Primo conocido hasta la fecha
• Cómo acelerar los algoritmos de Inteligencia Artificial con Computadores Analógicos Ópticos (AOC)
• Premio Nobel en Física 2025: El trabajo del "Efecto Tunel" que trajo la cuántica a nuestro mundo y abrió la puerta a los ordenadores cuánticos
• Un Reloj Atómico Óptico del MIT con Optimización Cuántica para medir el Tiempo del Futuro
• Quantum Cryptography: Una comunicación con cifrado cuántico
• Factorización de RSA con un Optimizador de Quantum Computing (y Classic Computing)
• Cuánto del tráfico en Internet funciona con Post-Quantum Cryptography
• Algoritmo Cuántico de Grover: Un algoritmo de búsqueda optimizado por superposición cuántica 
• Quantum Sensors: Cuando lo invisible se hace visible gracias al Mundo Cuántico
• Bitcoin vs Quantum Computers: Hora de pasar a Post-Quantum Cryptography
• El White Paper de MasterCard que urge a pasar a Quantum Safe: Post-Quantum Cryptography (PQC) & Quantum Key Distribution (QKD)
• Dyber: Hardware-Accelerated Post-Quantum Cryptography (PQC)
• Cómo ser Quantum Safe y desplegar Post-Quantum Cryptography (PQC) con Cloudflare
• Quantum GPS: Navegación con GPS cuánticos para evitar ataques de Jamming & Spoofing
• Cómo comprobar si un Web Site es Quantum Ready con Post-Quantum Cryptography usando Radar
• Alaniz Cipher: Un Cifrado Simétrico Quantum Resistant
• Los Papers Académicos de los algoritmos PQC de Autenticación y Firma Digital en la Ronda 3 del NIST
• Blind Quantum Computing (1) (2) (3) (4)