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Francis VillatoroHéctor SocasJosé EdelsteinGastón Giribetartículo cubitos topológicos naturesesgo selección experimentos microsoftinvestigador reputado dasarma universidadestados mayorana versus andreevestados majorana y estados andreevdistinción topológica estados majoranabraiding como señal característicaobservación braiding en nanohiloEstados de MajoranaEstados de AndreevNanohiloBraidingFrancis VillatoroMicrosoftDas SarmaJosé EdelsteinEstados de MayoranaEstados de Andréfsuperconductor de tipo SHéctor SocasQubitMajoranaNatureChita NayakMillikanSpinEstados de AndrésCampos magnéticosAndréEstados de Andréestado MajoranaMaterial superconductorKitáevsuperconductores tipo Pestado de MajoranaTétrón linealPuntos cuánticos
Distinción topológica estados Majorana
Ep501: Asteroide; Computación Cuántica; Agujero Negro; Nubes Interestelares
27 de febrero de 202513 momentos
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Francis Villatoro explica cómo diferenciar estados de Majorana de los estados de Andreev, señalando que la distinción reside en su naturaleza topológica y la observación del 'braiding'.
…de que se estaba trabajando con estados de Andreev y se logró hacer entonces ya se empezó a profundizar la trastienda a través de Nature se pidió que Dasarma y su grupo hicieran público a los investigadores todos los datos de los experimentos suyos y se vio que ellos habían hecho un sesgo de selección. Habían realizado experimentos fallidos y experimentos no fallidos, supuestamente. Y entonces solamente habían puesto los no fallidos, en plan Millikan, en el artículo de Nature. Entonces hubo incluso gente que habló de mala ciencia Microsoft decidió cortarle la cabeza a Dasarma y echarlo de la compañía Está un investigador súper reputado, no tiene ningún problema en encontrar una universidad que lo contrate, es muy famoso Y él sigue estando ahí Él recientemente ha dicho del nuevo artículo que confía en que el nuevo jefe del equipo que trabaja en esto Chita Nayak, que vaya por buen camino. Entonces nos encontramos con que es muy difícil distinguir estos estados de Majorana, estos modos cero de Majorana, de los estados de Andreev. ¿Cómo se pueden distinguir? Pues si unos estados son topológicos y los otros son no topológicos, se pueden distinguir topológicamente. O sea, la señal característica que dirá, ya sí, ya lo hemos visto, hemos observado los estados de Majorana en un nanohilo será observar un comportamiento topológico. Por desgracia eso no es nada trivial, es extremadamente difícil. El comportamiento topológico que esperamos encontrar es lo que se llama el braiding, lo que se llama el trenzado de. los estados Si yo tengo dos nanohilos, en los extremos de un nanohilo tengo dos estados de mayorana conectados, en el otro nanohilo tengo dos estados de mayorana conectados Si yo ahora en mitad de ese nanohilo pongo un material superconductor, el mismo…
Significado #1 · Palabras #1
Francis Villatoro explica cómo los superconductores tipo P pueden comportarse como materiales topológicos y describe el modelo de juguete propuesto por Kitáev en 2001 para entender este fenómeno.
Habla: Francis VillatoroPalabras #13superconductores tipo p materiales topológicosmodelo kitáev fermiones superconductor topológicotransición de fase estados superconductores…de tipo P en los pares de Cooper hay pares de Cooper de tres tipos: parece Cooper con los dos spins hacia arriba, con los dos spins hacia abajo y con un spin arriba y otro abajo. Es decir, es un estado de spin 1 que tiene tres estados: 1, 0 y menos 1. Entonces, este tipo de superconductores de tipo P, bajo ciertas circunstancias, se comportan como materiales topológicos; es decir, como un superconductor topológico. Y entonces lo que nos planteó Kitáev en el año 2001 es un modelo de juguete, pero de juguete unidimensional, de una cadena de fermiones en este tipo de material y lo que se observa en este modelo es que aparecen bajo ciertas circunstancias, cuando por supuesto baja mucho la temperatura, llega un momento en que hay una transición de fase a un estado en el que aparecen dos estados. Localizados en los extremos de esta cadena, es decir, en el primer fermión de la cadena y el último fermión de la cadena, aparecen dos estados que están exponencialmente decayentes. Son como los estados evanescentes en óptica. Esto lo hemos visto, yo qué sé,…
Francis Villatoro explica que las cuasipartículas de tipo Majorana son estados de masa efectiva cero, y para comprender mejor este fenómeno se debe recurrir a la estructura de bandas de un material superconductor topológico.
Habla: Francis VillatoroPalabras #2estados majorana computación cuánticacuasipartícula tipo majorana masa efectiva ceroneutrino y majorana supersimetríaestados mayorana en superconductores topológicosestructura de bandas de materialespartículas masa cero física partículas…están conectados el uno con el otro. Y se puede construir un modelo de tipo Fermión de Mayorana para la parejita de esos dos modos. Entonces son cuasipartículas como localizadas en esos extremos de esa cadena y los puedo interpretar como si fueran los dos Estados de una cuasipartícula de tipo Majorana. Pero es una cuasipartícula de tipo Majorana que no tiene nada que ver con las partículas de tipo Majorana. Es decir, no tiene nada que ver ni con los Majoranas como candidato a explicar el neutrino, ni los Majoranas en supersimetría, ni nada por el estilo porque es un estado de masa efectiva cero. ¿Una partícula de masa cero? Eso es una cosa. Desde el punto de vista de la física de partículas no tiene sentido, pero en materiales sí ocurre. Para entender bien ese material, lo suyo es recurrir a la estructura de bandas. Lo que tenemos es un material, un superconductor topológico, en el que tenemos una estructura de bandas. Recordar que la estructura de bandas es los niveles electrónicos en los átomos; cuando tengo muchos átomos todos iguales, pues dos niveles son muy parecidos pero no pueden coincidir, pues se ponen muy cercanos. Entonces yo tengo como bandas, la que tengo, yo…
Francis Villatoro explica cómo los estados de energía cero en una estructura unidimensional se encuentran en los extremos y están ligados entre sí, compartiendo propiedades como el espín.
Habla: Francis VillatoroSignificado #4estados energía cero estructura unidimensionalspines estados ligados villatorocomputación cuántica topológica estados…acaban coincidiendo en un mismo cruce. Pero en la manera habitual, que es poner en medio los momentos lineales igual a cero, resulta que esa cruz está como partida por la mitad, en vertical, y tengo un trozo en un extremo y un trozo en el otro extremo. Entonces, en el material tengo esos estados colocados en los extremos de esta estructura unidimensional, pero físicamente corresponden a lo mismo, por eso están ligados entre sí. Son dos estados no localmente conectados, es decir, están conectados porque en realidad, en última instancia, son lo mismo. Entonces, esos estados pueden tener spines y tienen spines ambos para arriba o ambos para abajo, y son estados que están ligados, que yo puedo mover un poquito. La idea de la computación cuántica topológica es que yo puedo, idealmente, matemáticamente es muy fácil. ¿Vale? Yo lo puedo mover dentro del hilo, ¿vale? Yo lo puedo mover dentro del hilo, dejo este en el extremo, dejo por ejemplo el izquierdo en el extremo y puedo mover el derecho a lo largo del hilo manteniendo esa conexión que tienen entre los dos. Eso se…
Francis Villatoro continúa explicando los desafíos en la creación de qubits, señalando que tras la observación inicial de señales de Estados de Mayorana, surge una pregunta importante sobre los estados de masa no cero más cercanos, conocidos como estados de Andréf.
Habla: Francis VillatoroSignificado #3 · Palabras #11estados de mayorana de masa ceroestados de andref no son topológicosnanohilo con superconductor tipo smaterial convencional requiere estados de mayorana…entre el punto cuántico, que es el que voy a utilizar para controlar y para medir ese nanohilo y el estado que se supone que está en el extremito. Al poner esos contactos se observaron las primeras señales aparentemente de estados de mayorana de masa cero. Aquí hay un problema importante. Hemos dicho estados de mayorana de masa cero. ¿Cuáles son los estados de masa no cero más próximos? Eso se llaman estados de Andréf. Los estados de Andréf no son topológicos. La topología, es decir, que este material, que es muy convencional, el nanohilo con el superconductor de tipo S, se comporte de manera topológica, requiere esos estados de masa cero. y claro, un físico como José me dirá, pero vamos A ver, Francis, pero ¿cómo que he estado de masa? Cero, cero no existe en física; nada tiene cero en física, solo a nivel del papel sí, en una hoja en blanco yo puedo escribir con letra negra todos los ceros que yo quiera, pero en física, ¿cómo yo distingo…
Héctor Socas continúa la discusión sobre los estados de Majorana y su dificultad para ser identificados como qubits topológicos genuinos, diferenciándolos de los estados de Andreev que podrían simularlos.
Habla: Héctor SocasSignificado #5 · Palabras #3estados entrelazados en nanohilorobustez estados mayorana puntas nanohilono localidad estados entrelazadosprobabilidad destrucción estados mayorana bajaestados mayorana robustez interaccionescomputación topológica validez no clarademostración computación topológica estrategiaestados majorana y qubits topológicosdiferenciación estados andreev e impostoresidentificación cubito pológico genuino…es una partícula real sino una cuasi partícula. Es un estado en un material, entonces eso está mucho más protegido frente a errores porque no se degrada porque en un sitio tenga una interacción con algo, sino que es toda una zona, digamos, la que es el cubit. Si tienes un nanohilo, pues los estados están en las puntas del nanohilo, entonces algo que afecte a una punta no puede destruir el estado porque no afecta a la otra, porque el estado es las dos entrelazadas. Ese estado entrelazado es las dos puntas, o sea que hay una no localidad; entonces no una interacción local puede destruir el estado y es mucho más robusto. Por eso la probabilidad de que dos interacciones locales afecten de la misma manera a las dos puntas con eso se destruye el estado de Mayonara es mucho más baja que las probabilidades de los cubis habituales, que afectan directamente porque están muy localizados. Y por eso hay tanto interés en esta otra estrategia, y por eso se habla de la importancia de demostrar que uno está haciendo computación topológica, y que es lo que no está del todo claro: que realmente se hayan conseguido estos estados que demuestren esta robustez frente a las interacciones locales. Yo creo que si alguien se ha perdido mucho, por lo menos que se quede con esa idea; yo creo que le dará una idea de por qué este avance es tan controvertido y tan importante, si fuera verdad, pero también tiene tantos... porque es difícil demostrar que eso es un estado de. mayorana genuino, que realmente es un cubito pológico y no es un estado trivial de estos de Andreev que tú dices, ¿no? Que básicamente es algo que se le parece, o sea, que observacionalmente es difícil saber si lo que tú tienes ahí es eso que se busca, ese cubito pológico, o es un estado trivial de estos de Andreev que puede ser de impostor, ¿no? Sí, por eso de andar por casa podemos decir que es el tema del nudo. Cuando tú tienes un nudo, para deshacer el nudo, tú tienes que acercar los extremos y hacer una serie de operaciones para desanudar. Pero si tienes un falso nudo, cuando tienes un falso nudo, solo tirando, eso lo hacen los magos, tirando…
Héctor Socas y Francis Villatoro concluyen una explicación sobre la dificultad de distinguir entre estados de Andreev y estados topológicos en el contexto de la computación cuántica, afirmando que han resuelto el problema para los oyentes.
Habla: Héctor SocasSignificado #9 · Palabras #14estados andréev deshacen el nudoestados topológicos cuestan trabajocomputación cuántica para oyentes…el nudo, tú tienes que acercar los extremos y hacer una serie de operaciones para desanudar. Pero si tienes un falso nudo, cuando tienes un falso nudo, solo tirando, eso lo hacen los magos, tirando de uno de los extremos logras que se deshaca el nudo. Entonces, con estados de Andrés deshaces el nudo fácilmente; con los estados topológicos, pues el nudo cuesta mucho trabajo deshacerlo. Exactamente. Bueno, pues yo creo que ya hemos deshecho el nudo de este problema de la computación cuántica para nuestros oyentes. Vamos aquí a hacer una pausita. Nosotros vamos a tomar un café; yo me voy a hacer un mate, ya les voy advirtiendo. Y volvemos enseguida con la cara B de este programa. Conocí a un chico que las tenía tatuadas: las ecuaciones de campo y creo que también la expresión del radio de Schwarzschild o algo así. Mariano Chernikov, un amigo también en común con José, tiene un tatuaje que es un diagrama de Penrose de un agujero negro…
Francis Villatoro continúa la discusión sobre estados topológicos, específicamente cubitos topológicos y su comportamiento a temperaturas extremadamente bajas (milikelvin). Menciona un artículo influyente de Microsoft liderado por Das Sarma.
Habla: Francis VillatoroSignificado #2 · Palabras #9cubitos topológicos milikelvinestados no topológicos tipo andrésartículo microsoft das sarma…ladeada y la sacudí un poco el mate para que se hiciera el huequito por arriba antes de echar el agua. Y tuviste actitudes; es cierto, con eso ganaste un par de puntos. Bueno, me despido. Muchas gracias. Hasta luego, José. Gracias por participar. Bueno, pues Continuamos con los estados topológicos. Seguimos con los cubitos topológicos, Francis. ¿Dónde nos habíamos quedado? Tenemos un ganuelo que tiene, en sus dos extremos, tiene, supuestamente, dos estados topológicos. Eso, pues, enfriado a temperaturas de milikelvin y, supuestamente, hay ciertas señales que indican la presencia de esos estados. El problema es que esas señales en general son difíciles de distinguir de los estados no topológicos de tipo Andrés, con lo que eso ha generado muchas dudas y el artículo más famoso, que fue un artículo de 2018 de gente de Microsoft, liderado por Das Sarma, que era el gran especialista mundial. en el campo, pues fue un artículo que tuvo que ser retirado. se publicó en Nature probablemente por el apoyo de Microsoft y se intentaron replicar los mismos resultados experimentales con la seguridad de que se estaba trabajando con estados de Andreev y se…
Francis Villatoro explica cómo diferenciar estados de Majorana de los estados de Andreev, señalando que la distinción reside en su naturaleza topológica y la observación del 'braiding'.
Habla: Francis VillatoroSignificado #1 · Palabras #1artículo cubitos topológicos naturesesgo selección experimentos microsoftinvestigador reputado dasarma universidadestados mayorana versus andreevestados majorana y estados andreevdistinción topológica estados majoranabraiding como señal característicaobservación braiding en nanohilo…de que se estaba trabajando con estados de Andreev y se logró hacer entonces ya se empezó a profundizar la trastienda a través de Nature se pidió que Dasarma y su grupo hicieran público a los investigadores todos los datos de los experimentos suyos y se vio que ellos habían hecho un sesgo de selección. Habían realizado experimentos fallidos y experimentos no fallidos, supuestamente. Y entonces solamente habían puesto los no fallidos, en plan Millikan, en el artículo de Nature. Entonces hubo incluso gente que habló de mala ciencia Microsoft decidió cortarle la cabeza a Dasarma y echarlo de la compañía Está un investigador súper reputado, no tiene ningún problema en encontrar una universidad que lo contrate, es muy famoso Y él sigue estando ahí Él recientemente ha dicho del nuevo artículo que confía en que el nuevo jefe del equipo que trabaja en esto Chita Nayak, que vaya por buen camino. Entonces nos encontramos con que es muy difícil distinguir estos estados de Majorana, estos modos cero de Majorana, de los estados de Andreev. ¿Cómo se pueden distinguir? Pues si unos estados son topológicos y los otros son no topológicos, se pueden distinguir topológicamente. O sea, la señal característica que dirá, ya sí, ya lo hemos visto, hemos observado los estados de Majorana en un nanohilo será observar un comportamiento topológico. Por desgracia eso no es nada trivial, es extremadamente difícil. El comportamiento topológico que esperamos encontrar es lo que se llama el braiding, lo que se llama el trenzado de. los estados Si yo tengo dos nanohilos, en los extremos de un nanohilo tengo dos estados de mayorana conectados, en el otro nanohilo tengo dos estados de mayorana conectados Si yo ahora en mitad de ese nanohilo pongo un material superconductor, el mismo…
Francis Villatoro explica cómo realizar un 'braiding' o entrelazado de estados de Majorana, describiendo la configuración física necesaria con nanohilos y una letra H formada por un material superconductor.
Habla: Francis VillatoroSignificado #12entrelazado estados de majoranananohilos superconductor letra hbraiding intercambio nanohilo arriba abajo…H en la que en mitad del nanohilo tengo material superconductor que conecta y los dos palitos del H En los extremos el nanohilo va en los palos largos del H Y tengo los estados de mayorana en los extremos del nanohilo Bien, pues para hacer el braiding lo ¿Qué yo tengo que hacer es un estado de uno de los extremos por situarnos? No vamos a poner el nanohilo en la H, la letra H puesta en horizontal y tengo en el nanohilo de arriba, izquierda, derecha y en el nanohilo de abajo, izquierda, derecha. Entonces el braiding consiste en intercambiar los derechas de arriba a abajo. Pero ¿cómo lo hago? Pues para hacer eso tengo que mover, eso se puede hacer con campos eléctricos y magnéticos. Estos nanohilos funcionan aplicando un campo magnético longitudinal a lo largo de la dirección del nanohilo y yo actúo sobre el nanohilo utilizando…
Francis Villatoro explica que demostrar el entrelazado de estados de Majorana sería una prueba definitiva, algo que ni siquiera Microsoft ha logrado y no afirma haber hecho.
Habla: Francis VillatoroSignificado #10 · Palabras #8estados de mayorana microsoft natureprueba definitiva estados de mayoranacomportamiento topológico prueba definitiva…lo muevo hasta ponerlo en abajo derecha y entonces es digamos trenzado; he hecho el braiding como si fueran dos cuerdecitas, tengo la cuerdecita arriba y abajo y al intercambiar los dos extremos de la derecha ha habido como una especie de enlazamiento. Demostrar eso será la prueba definitiva de que tienes estados de mayorana y eso nadie lo ha logrado probar nunca y el trabajo de la gente de Microsoft publicado en Nature y lo que parece que tienen y de lo que hablan es que eso lo intentarán algún día ni ellos en ningún lugar del hype han dicho lo hemos hecho no lo dicen en ningún sitio no quieren que les llamen mentirosos porque si lo dicen es mentira eso es realmente la prueba definitiva de topología de comportamiento topológico sin eso todo lo que se diga es cero patatero es hablar por hablar esa es la prueba ¿Qué es lo más próximo a lo que han hecho estos investigadores en el artículo de Nature? En el artículo de Nature, en lugar de tomar dos nanohilos conectados con una letra H en medio, lo que han hecho es, esto se llama un tetrón, un tetrón porque tiene cuatro…
Francis Villatoro explica una ventaja del tetrón lineal en relación con la observación de estados de Majorana, señalando que este tipo de estructura podría solucionar un problema previo relacionado con la destrucción de los estados cuánticos.
Habla: Francis VillatoroPalabras #19estados de mayorana y destrucción del estadotetrón lineal observación estados de mayoranapuntos cuánticos alteran estados…letra H y la parte de arriba, la H horizontal, la rompemos y entonces ponemos el palito del medio, lo ponemos debajo de uno de los palos largos y ponemos el otro palo largo justo debajo Imaginaros esa estructura, ¿no? Eso es lo que se llama un tetrón lineal ¿Qué ventaja tiene el tetrón lineal? Bueno, el gran problema que tenían los estados de Mayorana es que se pensaba que la razón por la cual no habían sido observados es porque todos los puntos cuánticos que se utilizan para explorar estos estados alteraban y destruían el estado. Entonces, pues una manera de no destruir el estado es poner un nanohilo muy largo, que tenga puntos cuánticos en los extremos, pero los estados de mayorana tratar de construirlos en medio, no en los extremos Coger un punto cualquiera del nanohilo, aquí, y digo, aquí voy a…
Francis Villatoro explica las dificultades teóricas para construir estados de Majorana en medio de un nanohilo, contrastando con lo que predicen los modelos teóricos.
Habla: Francis VillatoroSignificado #13 · Palabras #18estados majorana en nanohilosmodelos teóricos estados majoranadificultades construcción estados majorana…en los extremos, pero los estados de mayorana tratar de construirlos en medio, no en los extremos Coger un punto cualquiera del nanohilo, aquí, y digo, aquí voy a poner un extremo, y otro punto, aquí pongo el otro extremo, pero el nanohilo es más largo Eso, teóricamente, es muy difícil de hacer. La teoría, lo que nos dicen los modelos teóricos, es que los estados están en los extremos del nanohilo. Tú los puedes mover y colocar ahí. Pero la teoría no nos dice que de manera espontánea aparezcan estados ahí porque yo diga que quiero que aparezcan. Fijaros que eso es muy diferente. Es decir, es muy diferente a lo que se pretendía hacer antes; que estaba apoyado por teoría. Ahora no tenemos un apoyo de teoría, lo que tenemos es hipótesis: si yo pongo unos contactos de tipo punto cuántico en dos puntos…
Francis Villatoro explica que busca controlar la ubicación de los extremos de un estado de Majorana mediante puntos cuánticos, pero no hay evidencia de su aparición.
Habla: Francis VillatoroSignificado #7 · Palabras #16efecto túnel para contactospuntos cuánticos de área pequeñaestados de mayorana y nanohiloubicación estados de mayorana puntos cuánticosestados de andrés en la evidenciacontrol ubicación estados de majoranapuntos cuánticos y estados de majoranaestados andreez alineadospunto cuántico alargado mayoranascomportamiento local estados andreezespines estados de andreezestados de mayorana y campos magnéticospolaridad estados de andré microsegundosfigura resultados único artículo…de tipo punto cuántico en dos puntos cualquiera del nanohilo muy largo, el nanohilo tiene como 3,5 micrómetros; el grosor de la parte de aluminio del superconductor son 60 nanómetros y el grosor de la parte del nanohilo son de orden de 3, 4 nanómetros. Entonces, yo pongo esos contactos por efecto túnel; me van a explorar, pongo básicamente tres puntos cuánticos: un punto cuántico pequeño, de área pequeña, un punto cuántico de área larga y un punto cuántico de área pequeña. Y digo, estos están cercanos, sin tocar al nanohilo ni tampoco al superconductor. Y digo, donde está el punto cuántico primero, pequeño, de área pequeña, es donde yo quiero que esté el extremo donde va a aparecer el estado de Majorana. Y donde está el otro punto cuántico pequeño, quiero que aparezca el otro extremo. Quiero, pero no hay pruebas de que haya aparecido. Entonces, con unos capos magnéticos yo puedo aplicar una serie de operaciones sobre ese estado y lo que se puede medir es que el spin asociado al estado, ahí aparecen estados de Andrés; los estados de Andrés sí sabemos que existen. han sido explorados y aparecen cerca de ese punto cuántico pequeño aparece un estado de Andrés pero la clave es el punto cuántico alargado que está justo debajo para que aparezcan los mayoranas. Tengo esos dos estados de Andreez en esos extremos y lo que yo digo es, si los espines de esos estados están apuntando ambos en la misma dirección, eso es un indicio de que tengo un estado que va más allá de lo que es el comportamiento local de los estados de Andreez porque los estados de André son locales. El estado de André en un extremo ficticio, claro que estamos en un punto del nanohilo poniendo un extremo ficticio y aquí ponemos otro extremo ficticio que en otro estado. En principio en los estados de André uno podía estar para arriba y otro para abajo. Entonces, si fueran de mayorana ambos estarían para arriba o ambos estarían para abajo. Entonces, lo que se ha hecho aquí es con campos magnéticos de manera muy rápida en escalas de microsegundos cambiar las polaridades de esos estados y lo que se observa en la figura, la única figura que presenta resultados en todo el artículo, está algo sorprendente: una única figura para un único dispositivo, el dispositivo A, pero parece un poco pobre, bueno, pero es la única figura es una figura en la que se observa como a un ritmo de microsegundos yo voy cambiando esos capos magnéticos y voy consiguiendo que el estado vaya como saltando…