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Chips micrométricos ordenador cuántico fotónico
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Francis Villatoro explica que los chips utilizados en el ordenador cuántico fotónico son muy pequeños, lo que minimiza la distancia que recorre el fotón durante su operación y reduce las pérdidas.
…antes que el fotón óptico es más grande que la guía, es decir, el fotón óptico está pasando por un material, guiado por una cosa óptica transparente, pero está cubriendo una región muy grande. Las pérdidas son enormes, pero pérdidas absolutamente terribles. Por fortuna, estos chips son muy cortitos; son muy pequeñitos; son micrométricos; son chips muy pequeños, entonces la distancia que recorre el fotón mientras opera, pues es muy cortita y más o menos aguanta lo mínimo, lo mínimo que pueda aguantar, pero aguanta casi nada. Eso es una cosa absolutamente fascinante; estamos hablando de pérdidas. del orden del 95%, estamos hablando de pérdidas de varios decibelios por metro, en una fibra óptica Quería hacerte una pregunta, yo no leí el artículo, pero quería saber si dicen algo, no hay ningún prospecto acerca de esto, podría ser lograble en 15 años,…
Significado #1 · Palabras #1
Tras discutir sobre conceptos espaciales y referencias literarias, Héctor Socas introduce un nuevo tema: los ordenadores cuánticos fotónicos Aurora, preguntando a Francis Villatoro sobre el tema.
Habla: Francis VillatoroPalabras #5ordenadores cuánticos fotónicos auroratecnología de cubis fotónicosóptica lineal y mecánica cuánticafotón en óptica cuánticafotón en óptica y ordenadores cuánticosmodos guiados en ordenadores cuánticos fotónicos auroracuasipartículas tipo electrón en un sólidomodos guiados como cuasi partícula de fotonesmodos guiados ordenadores cuánticos aurorafotones ópticos francis villatoropartículas fundamentales fotones aurora…a nuestro espacio tridimensional luego de su viaje, pero con el corazón del lado derecho. Muy bueno, muy bueno. Tenía ideas interesantes H. G. Wells. Eso es lo bonito, yo creo, de la ciencia ficción: el poder plantear ideas originales. Sí, sí, muy bien. Vale, pues siguiente tema, ¿cuál es el siguiente tema? Ah sí, Francis, este ordenador cuántico fotónico Aurora, ¿no? Bueno, este paper sobre cómo debería ser un ordenador fotónico Sí, esto es un tema curioso, a veces es difícil de explicar ese tipo de tecnología es una tecnología, la tecnología de cubis fotónicos que ha tenido ciertos éxitos en una línea que es la línea de la óptica lineal, el hecho de poder, la mecánica cuántica es básicamente una teoría lineal, entonces si tú en óptica cuántica que utilizas fotones, en óptica cuántica el concepto de fotón no tiene nada que ver con la partícula, ¿vale? O sea, cuando hablamos de fotón en una fibra óptica, en una guía de ondas, microintegrada, en un circuito óptico en plan chip, que son los que se utilizan en este tipo de ordenadores, lo que se propaga no es un fotón; lo que se propaga es lo mismo que en un sólido. No se propaga un electrón, cuando yo hablo de electrones en un sólido no hablo de electrones, hablo de cuasipartículas tipo electrón. Aquí en una guía lo que se propaga es un modo, un modo guiado; entonces, un modo guiado en cierto sentido, es una especie de cuasi partícula hecha de fotones. Pero esos modos guiados en ciertas circunstancias se comportan como objetos cuánticos y yo les llamo fotones. Entonces, cuando hablo de óptica cuántica, hablo de fotones ópticos. Se suele usar la palabra fotón sin ponerle ningún adjetivo, pero hay que tener en cuenta eso: de que no son, en rigor, no son partículas fundamentales. Bien, utilizando tecnologías fotónicas ya ha habido bastantes artículos desde 2019 con el tema de, ¿os acordáis de la, bueno, ahora hay que decir ventaja cuántica? En su momento se dijo supremacía cuántica, pero bueno, a los anglosajones les molesta la…
Francis Villatoro explica cómo un equipo chino logró la supremacía cuántica el año siguiente a Google, utilizando ordenadores fotónicos para resolver un problema específico: el muestreo de bosones.
Habla: Francis VillatoroPalabras #6ordenadores fotónicos equipo chinomuestreo de bosones algoritmo concretosycamore google supremacía cuánticafotones entrelazados fibra óptica…con el tema de, ¿os acordáis de la, bueno, ahora hay que decir ventaja cuántica? En su momento se dijo supremacía cuántica, pero bueno, a los anglosajones les molesta la palabra supremacía, así que a nosotros no, nos molesta, pero bueno, ventaja cuántica. Cuando surgió la ventaja cuántica de Sycamore de Google, un ordenador con 54, perdón, 53 qubits útiles tenía 54 pero había uno que no funcionaba, lograron la supremacía cuántica. Justo el año siguiente se logró la supremacía cuántica, un equipo de chinos utilizando ordenadores fotónicos, utilizando un ordenador de propósito específico, un ordenador cuántico que resuelve un algoritmo, un problema concreto, que es el problema del muestreo de bosones. Es un muestreo gaussiano de bosones. Es un algoritmo concreto que se puede implementar usando fibra óptica y fotones en los que yo tengo dos canales, entonces yo cojo fotones, genero una pareja de fotones entrelazados. Los meto en dos guías que van paralelas y yo no sé dónde está cada fotón y yo puedo interferir ambos, hacer un interferómetro; puedo unir esas dos guías y entonces tengo las dos guías con una letra X. Se unen las dos guías en el vértice y continúan. Yo como…
Francis Villatoro explica cómo construye un ordenador cuántico mediante el control de retrasos en los cruces de fibras paralelas.
Habla: Francis VillatoroSignificado #18 · Palabras #17control de retrasos en fibras paralelasoperaciones cuánticas sobre cúbicsordenador a base de fibras paralelasfotones ópticos para operaciones cuánticasfísica lineal y física óptica…puedo unir esas dos guías y entonces tengo las dos guías con una letra X. Se unen las dos guías en el vértice y continúan. Yo como no sé cuál es cuál en ambas guías, tampoco sé cuál es cuál después; yo en este proceso ahí puedo poner un pequeño desfase. Un pequeño desfase temporal, puedo introducir operaciones cuánticas sobre cúbics que están, digamos, en estado de superposición en la posición, porque la posición es lo que marca la guía. Entonces yo construyo un ordenador a base de poner como muchas fibras en paralelo y de vez en cuando irlas cruzando. Y en los cruces, controlando pequeños retrasos, yo hago operaciones cuánticas. Entonces tengo un ordenador que funciona con física lineal, con física óptica, en la que yo meto fotones ópticos y puedo construir ciertas operaciones. Básicamente el problema del muestreo gaussiano de bosones es un problema igual que el problema de Sycamore. Básicamente es generar ruido cuántico con ciertas correlaciones cuánticas. Es generar ruido. Pero se demostró, se demostró supremacía, se demostró…
Francis Villatoro explica cómo utiliza guías coplanares sobre un sustrato para crear circuitos ópticos integrados, comparándolo con la creación de circuitos electrónicos en chips.
Habla: Francis VillatoroPalabras #2guías coplanares sobre sustratocircuitos ópticos integrados micrométricosfotón óptico guía submicrométricalongitud de onda fotón guía…cuando yo los genero más o menos está equilibrado. Yo los desequilibrio y hago que el error en posición baje a costa de empeorar el error en momento lineal. Entonces con eso consigo esto: es relevante en este tiempo de tecnologías ópticas, cuando en lugar De utilizar fibra óptica, lo que utilizo son guías coplanares, guías puestas sobre un sustrato, es como los chips, lo comentaba Gastón, de crear circuitos electrónicos ahí, pues esto integrado, es óptica integrada. Los láseres me emiten básicamente infrarrojo, son tamaños micrométricos, y yo puedo integrar circuitos incluso submicrométricos, en los que realmente ese fotón óptico es más grande que la guía que lo guía. O sea, el fotón se está haciendo guiado por una estructura que es más pequeña que su longitud de onda. Pero esto funciona bastante bien. Y eso en óptica cuántica es muy útil porque eso te permite tener estos fotones ópticos que cubran todas las guías. Tienes 16 guías en paralelo y las longitudes de onda de esos fotones son tan grandes como lo que ocupan las 16 guías, pero están guiados por una cosa mucho más pequeña y Bueno, esta empresa desarrolló un ordenador que llamó X8, que tenía 8 modos estrechados en posición en la guía y era la novedad. Eso lo publicó en Nature en 2021. Después desarrolló un ordenador, un poquito más avanzado, que era X12, que tenía 12 modos. Fue…
Francis Villatoro explica cómo una empresa logró demostrar la ventaja cuántica utilizando fotones estrechados, un logro publicado en Nature.
Habla: Francis VillatoroSignificado #12ventaja cuántica fotones estrechadospublicación nature de ventaja cuánticacontrol de 216 modos paralelos…en la guía y era la novedad. Eso lo publicó en Nature en 2021. Después desarrolló un ordenador, un poquito más avanzado, que era X12, que tenía 12 modos. Fue desarrollando toda esta tecnología y llegó a su primer gran éxito, que esto fue publicado en 2023. ¿Qué fue demostrar la ventaja cuántica utilizando fotones estrechados? Esto puede parecer que volver a demostrar la ventaja cuántica no parece muy relevante, pero se publicó en Nature. Se publicó en Nature, lo lograron con 216 modos. Esto es una cosa complicada, ¿eh? Controlar 216 guías en paralelo en las que yo voy. cruzando de vez en cuando para generar un algoritmo, claro, repito que es un algoritmo para generar valores aleatorios, pero bueno, lograron demostrar supremacía con esa tecnología, claro, una tecnología óptica, Son dispositivos integrados en chip, óptica…
Francis Villatoro describe la apariencia física de un ordenador cuántico fotónico publicado en Nature, comparándolo con una serie de racks de ordenadores.
Habla: Francis VillatoroSignificado #7 · Palabras #9ordenador cuántico fotónico natureláseres generan 84 modos estrechadosfases necesarias para ordenador cuántico universaltecnología escalable de 12 qubits…lo puedes ver un poco más bonito, pero eso suelen ser cosas bastante, pero no, una empresa privada, entonces lo que nos ha presentado son cuatro muebles. Habéis visto los racks de ordenadores, cuando tengo que poner muchos ordenadores, pues pongo como un Mueble y pongo los ordenadores unos apilados, que son placas, básicamente las placas; no pongo las cajas, ni pongo teclado, ni pongo pantalla, sino que pongo así un rack de ordenadores. Bueno, pues han publicado la foto de cuatro racks de ordenadores de este ordenador cuántico fotónico. El primero está lleno de láseres, que son los que generan esos 84 modos estrechados, y después los otros tres implementan las diferentes fases que son necesarias para ejecutar este ordenador cuántico universal de 12 qubits; es que su tecnología es escalable y te dicen, y Esto la gente se ha vuelto loca, pero escalable. Pero ¿qué maravilla? Es que lo pone el artículo: el artículo pone: bueno, esto cuando queramos lo escalamos hasta 100 qubits sin ningún problema, ¿vale? Es como nos podemos escalar a 1,1. O sea, de 12 pasar a…
Francis Villatoro explica que los chips utilizados en el ordenador cuántico fotónico son muy pequeños, lo que minimiza la distancia que recorre el fotón durante su operación y reduce las pérdidas.
Habla: Francis VillatoroSignificado #1 · Palabras #1chips micrométricos ordenador cuántico fotónicodistancia del fotón en operación mínimapérdidas en chips pequeños…antes que el fotón óptico es más grande que la guía, es decir, el fotón óptico está pasando por un material, guiado por una cosa óptica transparente, pero está cubriendo una región muy grande. Las pérdidas son enormes, pero pérdidas absolutamente terribles. Por fortuna, estos chips son muy cortitos; son muy pequeñitos; son micrométricos; son chips muy pequeños, entonces la distancia que recorre el fotón mientras opera, pues es muy cortita y más o menos aguanta lo mínimo, lo mínimo que pueda aguantar, pero aguanta casi nada. Eso es una cosa absolutamente fascinante; estamos hablando de pérdidas. del orden del 95%, estamos hablando de pérdidas de varios decibelios por metro, en una fibra óptica Quería hacerte una pregunta, yo no leí el artículo, pero quería saber si dicen algo, no hay ningún prospecto acerca de esto, podría ser lograble en 15 años,…
Francis Villatoro explica las ventajas de los ordenadores cuánticos fotónicos basados en óptica lineal, destacando que operan a temperatura ambiente, a diferencia de los ordenadores superconductores que requieren temperaturas extremadamente bajas.
Habla: Francis VillatoroSignificado #5 · Palabras #8ordenadores cuánticos fotónicos líneatemperatura ambiente ordenadores cuánticoscriogenia superconductores milikelvingeneración de fotones estrechados temperatura…eso y, por supuesto, la empresa afirma que eso va a ser una trivialidad; es un empeño previamente técnico. Hemos avanzado muchísimo en los últimos cinco años y seguro que vamos a seguir avanzando muchísimo en los siguientes lustros y décadas y lo lograremos. Entonces, bueno, es un tema muy interesante porque ya no es en ordenadores cuánticos fotónicos que usan óptica lineal y que tienen muchas ventajas; por ejemplo, aquí esto va a temperatura ambiente. Esto no son ordenadores superconductores en los que tengo que trabajar todo en criogenia, a pocos milikelvin, no, esto va a temperatura ambiente, bueno, casi todo; casi todo, obviamente la generación de los fotones estrechados pues conviene hacerla a la menor temperatura posible y la detección fotón a fotón, los detectores, también conviene que estén enfriados, ¿vale? O sea que tengo que meter criogenia, ¿vale? Pero bueno, no es una criogenia de Emil y Kelvin, con trabajar al helio líquido ya es suficiente ¿vale? Tanto en detección aquí lo destacan en la parte de detección los detectores son criogénicos, pero ya hay investigaciones de otros equipos que hablan de…
Francis Villatoro comenta sobre la tecnología fotónica integrada utilizada en computación cuántica, destacando su naturaleza estándar pero exagerada, similar a lo observado en otras compañías.
Habla: Francis VillatoroSignificado #4ordenadores cuánticos fotónicosescalabilidad qubits tecnología inviablebillones de racks requeridosfotones no gastan electricidad13 kilómetros fibra ópticafotónica integrada en computación cuánticatecnología estándar compañíaspublicación nature computación cuántica…promete conseguir engañar a inversores para que les dé mucho dinero y haya muchas mejoras, o sea, mejoras va a haberlas seguro, con toda seguridad en la próxima década y lo que no sabemos es si van a lograr ordenadores con un tamaño razonable, porque como Está ahora mismo la tecnología, es una tecnología escalable que para lograr mil qubits es absolutamente inviable; es inimaginable. La tecnología actual se requieren billones de racks, una cosa absolutamente imposible de concebir. Solo el gasto electrónico, pues esto parece que son fotones que no gastan electricidad. Sí, el número de vatios que se consume por operación es ridículo; sí, sí, es verdad, pero mantener esos racks vivos y toda la microelectrónica, esto tiene, esto que son cuatro racks, eran, no me acuerdo cuánto eran; no sé cuántos kilómetros, como 13 kilómetros de fibra óptica, lo que está metido en medio; o sea, son cosas absolutamente bárbaras. Entonces, por un lado, es tecnología convencional de fotónica integrada, o sea, todo es como muy estándar, pero por otro lado, todo está exagerado; pero es lo que pasa con las compañías. Y ya os digo, a mí me ha resultado muy interesante, no solo porque se publique en Nature, sino porque no habíamos hablado en otras ocasiones de este tipo de tecnología fotónica en computación cuántica y es una tecnología que poco a poco se está reivindicando. Hay grupos chinos, empresas chinas también, pero grupos también de investigación chino muy potentes en esta área y va a haber nuevos artículos y nuevos avances. Pero claro, esa escalabilidad que leemos en los blogs y en varios medios que se han hecho ecos de…
Héctor Socas introduce una pregunta de un oyente llamado Dacastror sobre el estado actual de la fotónica y su potencial para reemplazar los chips electrónicos.
Habla: Héctor SocasSignificado #3 · Palabras #3fotónica reemplazando chips electrónicosimplementación de fotónica en satéliteschips súper pequeñitos dacastrorordenadores fotónicos vs microelectrónicosmicroelectrónica para necesidades actualesseñales ópticas en el trabajo de francis villatoroaplicaciones de la fotónica electromagnética…sección nos recuerda a Xiao Fernández, nuestro joven oyente que llevaremos siempre al corazón. Bueno, hay varias preguntas que nos deja aquí la gente. Podemos empezar, si quieres Francis, por una que está bastante relacionada con esto que acabas de contar. pregunta Dacastror, no sé cómo se pronuncia, cómo quiere que pronunciemos, dice me encantaría que hablaran del estado actual de la fotónica, que es justo con lo que te quedaste al final, que estabas diciendo que estas tecnologías fotónicas pues empiezan a ser prometedoras. Bueno, a ver, fotónica para reemplazar los chips electrónicos. Había una empresa allí que justamente la charla que dieron era de implementación de fotónica en satélites, presentaban que podían ser unos chips súper pequeñitos. Sí, la pregunta es, me encantaría comentar el estado actual de la fotónica para reemplazar chips basados en electrónica. Bueno, A ver, son dos cosas distintas. En principio, claro, supongo que la idea subyacente de la pregunta es: ¿habrá algún día ordenadores fotónicos en lugar de ordenadores microelectrónicos? Y la respuesta es que probablemente no, ¿vale? No, no. O sea, para lo que queremos, ordenadores microelectrónicos, la microelectrónica funciona de escándalo; no necesitamos fotónica para nada. La fotónica lo que pasa es que tiene su nicho de aplicación; hay muchas aplicaciones en las que yo trabajo con señales ópticas. La fotónica es súper relevante e importantísima donde yo manejo señales ópticas, manejo dispositivos de microondas o de radio o de rayos X o de... donde yo necesite manejar señales electromagnéticas; lo ideal es la computación completamente electromagnética, completamente óptica. Entonces, porque las técnicas habituales de optoelectrónica en las que yo recibo la señal óptica, la transduzo, hago una transducción a electrónica, proceso electrónicamente la señal y la regenero con un fotodiodo, con un láser, regenero la señal, claro,…
Francis Villatoro explica que los microprocesadores seguirán siendo microelectrónicos durante muchas décadas, aunque la fotónica podría reemplazar a la electrónica debido a su potencial para reducir el consumo energético si se pudieran fabricar esos chips.
Habla: Héctor SocasSignificado #14 · Palabras #18microprocesadores seguirán siendo microelectrónicosfotónica reemplazará electrónica consumo energéticolimitación práctica de trabajar fotónicafabricar chips con menor consumo…Pero sí es cierto que algún día nuestros ordenadores tendrán algunos dispositivos, por ejemplo, la internet que recibamos por cable de fibra óptica, pues se la conectaremos directamente a nuestro ordenador a través de un procesador completamente óptico que Después transducirá ciertas cosas a electrónica para que el micro funcione electrónicamente. Pero los microprocesadores seguirán siendo microelectrónicos. No se espera, por lo menos en muchísimas décadas, por lo menos en lo que me queda a mí de vida. Sí, o sea, yo entiendo que la limitación práctica de trabajar fotónica hará que seguramente nos sustituya en un horizonte previsible a la electrónica, pero creo que lo que dijiste de que no hay ninguna ventaja así en un mundo ideal en el que sí se pudiera, yo entiendo que tendríamos la ventaja de que el consumo sería radicalmente más bajo si pudiéramos en la práctica fabricar esos chips y eso nos permitiría. O sea, rapidez en el sentido no de la propagación de las señales, sino de procesamiento. Que al final estamos limitados por consumo. Entonces, ahí supongo yo que en ese mundo ideal en el que se pudiera trabajar de forma práctica con esa tecnología, sí que…
Francis Villatoro explica la incompatibilidad entre el tamaño de los fotones y la miniaturización necesaria para los chips modernos, comparando la situación con meter elefantes por cables de fibra óptica.
Habla: Francis VillatoroSignificado #2 · Palabras #4fotones tamaño enorme chips modernoselefantes por cablecitos fibra ópticafrancis villatoro miniaturización fotónica…cuando trabajo con estructuras guiadas o de nituro de silicio o directamente de sílica, como la fibra óptica, son materiales que el mínimo de banda está en el infrarrojo, infrarrojo cercano. el infrarrojo cercano tiene unas longitudes, unos tamaños del orden de micrómetros, entonces tú dices, es que en un chip tengo mil millones de transistores en un milímetro cuadrado, sí, pero ahora pon eso con fotones, pon mil millones de fotones guiados, pero si es que los fotones son de tamaño enorme, o sea, que no tiene nada que ver, la cosipartícula de tipo electrón es muy pequeña, pero comparado con un fotón que es enorme, no tiene sentido, yo sé que alguien puede soñar en eso y decir, pues eso se resolverá algún día los elefantes los meteremos por cablecitos de fibra óptica y me llegarán los elefantes directamente a mi casa a través de internet, un internet de elefantes pero no es que no tiene sentido No va a haberlo yo sé que habrá pequeños circuitos, pequeñas cosas pero no habrá el equivalente a un microprocesador como los actuales trabajando en gigahercios y con millones como mínimo de transistores; eso completamente óptico es inconcebible. En ese…