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Francis VillatoroHéctor SocasJosé EdelsteinGastón Giribetefecto 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 MajoranaSpinEstados de AndrésCampos magnéticosFrancis VillatoroHéctor Socasestado de MajoranaNatureQubitEstados de MayoranaMicrosoftTétrón linealPuntos cuánticosMajoranaEstados de Andréestado Majoranaestados de AndreevMajorana One
Estados Majorana Computación Cuántica
Ep501: Asteroide; Computación Cuántica; Agujero Negro; Nubes Interestelares
27 de febrero de 202512 momentos
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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.
…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…
Significado #1 · Palabras #11
Héctor Socas pregunta si hay más dudas o preguntas antes de pasar a un nuevo tema: los planes de Microsoft para la computación cuántica con qubits topológicos.
Habla: Héctor SocasPalabras #12microsoft qubits topológicoscomputación cuántica microsoftrevuelo computación cuántica…que decimos siempre en ciencia es muy importante: no solo lo que mide sino cuál es el error de esa medida, cuál es la incertidumbre más que el error. El error no lo sabemos, la incertidumbre de esa medida. Bueno, pues esto por mi parte es todo, si quieren. Pasamos de tema, si no tienen más dudas, preguntas ¿vale? Pues vamos entonces, Francis, a hablar de este anuncio que también ha estado mucho en medios de comunicación de Microsoft, que nos habla de sus planes para una computación cuántica con qubits topológicos, que es una forma de hacer esto de la computación cuántica muy diferente a como lo hace otra gente y parece que esto ha generado mucho revuelo, pero hay mucho de hype en esto también por lo que te he leído decir en redes sociales. Sí, exactamente, esto es un tema que todavía está como muy verde, tenemos, de hecho el propio CEO, el propio director ejecutivo de Microsoft publicitó que ya tenían un ordenador O sea, que esto ya lo tenían ya, que estaba funcionando y que aquello era una…
Francis Villatoro describe una situación en la que se presenta una imagen atractiva de un circuito con el logo de Microsoft y referencias a Estados de Mayorana, pero carece de fundamento científico real.
Habla: Francis VillatoroPalabras #18circuito con logo microsoftestados de mayorana en circuitomayorana one sin fundamento científico…esta gente es una gente muy reputada que sigue investigando y haciendo muchas cosas, y entonces contrató a los secundones; no contrató a los número uno, contrató a los número dos, número dos, y estos son los que ahora están liderando este nuevo trabajo. Entonces lo que sabemos es que tenemos una foto preciosa, una foto muy bonita de un circuito muy bien dibujada las letras Microsoft, muy bien dibujada las letras Majorana y vemos hay una cosa así que queda súper guay y dices tú qué maravilla, qué bonito si esto fuera verdad. Pero nada más, no tenemos nada más. Y tenemos un anuncio que nos dice que esa computadora, Mayorana One, Es una computadora que funciona y hubo una conferencia técnica en la que no se quiso prácticamente decir nada. Y en el meeting de marzo de la Sociedad Americana de Física, que es un lugar, un congreso mogollónico de 10.000 físicos, todos son charlas de como…
Francis Villatoro aclara que la cuasipartícula de tipo Majorana descrita no tiene relación con las partículas de Majorana propuestas para explicar neutrinos o en supersimetría, sino que se trata de un estado de masa efectiva cero.
Habla: Francis VillatoroSignificado #7 · Palabras #9estados majorana computación cuánticacuasipartícula tipo majorana masa efectiva ceroneutrino y majorana supersimetría…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…
Francis Villatoro explica cómo se pueden mover estados ligados dentro de un hilo manteniendo su conexión, lo cual es fundamental para la computación cuántica.
Habla: Francis VillatoroSignificado #12 · Palabras #14estados ligados en hilo computación cuánticaoperadores cuánticos para estados ligadoscampos magnéticos y eléctricos estados…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 puede hacer con operadores cuánticos, básicamente aplicar campos magnéticos y polarizar con campos eléctricos y consigo hacer ese tipo de movimiento de estado. Y esa es la clave, digamos, de la computación cuántica. Claro, esto era todo con un superconductor de tipo P. Los superconductores de tipo P son muy difíciles de manejar en laboratorio, etc. Entonces, unos años más tarde, en 2008, se descubrió que hay un truco. Hay un truco absolutamente fascinante; y es que yo…
Francis Villatoro explica cómo, tras la destrucción de los Estados de Mayorana al aplicar contactos en los extremos de un hilo, investigadores de Microsoft y otros grupos optaron por utilizar puntos cuánticos para evitar este problema.
Habla: Francis VillatoroSignificado #19estados mayorana destrucción contacto hilopuntos cuánticos control nanohilo microsoftefecto túnel transferencia estados punto cuánticoprimeras señales estados mayorana masa cero…Entonces, eso se instrumentó en laboratorio; se le puso contacto en los extremos; se vio que al poner un contacto en el extremo se destruían estos estados, no aparecían. Eso generó ciertas dudas, entonces se decidió, fue una opción que tomaron los investigadores de Microsoft, pero también otros investigadores en otros grupos más pequeños, en usar puntos cuánticos. Yo cojo un punto cuántico y el hilito no lo toco, no toco el extremo, porque antes lo que se hacía era poner un contacto en el extremo Al poner un contacto en el extremo destruyo el estado, pero si yo el hilito, pongo una pequeña distancia a la que no hay nada y pongo un punto cuántico, por efecto túnel hay transferencia de estados 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…
Héctor Socas resume la necesidad de bits cuánticos para la computación cuántica y plantea un problema: los estados cuánticos utilizados en métodos tradicionales son muy frágiles y susceptibles a la degradación por interacciones ambientales.
Habla: Héctor SocasSignificado #8 · Palabras #2estados cuánticos computación cuánticaátomo spin computación tradicionalinteracciones ambientales degradan estados cuánticosruido destruye estados cuánticosredundancia de qubits para correccióncomputación cuántica basada en qubitsfabricar cada qubit es difícil…de cero que en un cierto límite se produce una transición de fase y aparecen estados de Mayorana que equivalen a tener energía cero. Francis, perdona porque nos estamos acercando ya al final del bloque, déjame hacer una muy breve de dos minutos resumen. De la importancia de esto y a ver si lo he entendido bien yo, que a lo mejor no, y me corrige si hay algo que no digo bien. Al final, la cuestión es que un ordenador cuántico, la computación cuántica requiere tener bits cuánticos; es decir, los bits son estados cuánticos que nosotros tenemos que poder manipular para poder hacer esas operaciones cuánticas. El problema es que la computación cuántica, digamos, tradicional, si se puede llamar así, que funciona por ejemplo con un átomo que tiene el spin para arriba o para abajo, que es la aproximación que están tomando otros desarrolladores de computadores cuánticos. El problema que eso tiene es que ese estado cuántico es muy frágil y rápidamente por las interacciones con el ambiente se destruye el estado cuántico, se degrada, se cambia, se altera; eso es el ruido que un poco nos mata y Obliga a tener redundancia de qubits con lo difícil que es fabricar cada qubit, hay que tener muchos más para poder corregir errores. Entonces, toda la computación cuántica de otros sistemas se basa en corregir los errores de estos qubits. La computación topológica se basa en la idea de que El qubit no es un punto, no es un átomo en un sitio sino que es algo que está deslocalizado, que ocupa un espacio grande; en este caso este nanohilo y no es una partícula real sino una cuasi partícula. Es un estado en un material, entonces eso está mucho más…
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 SocasPalabras #13estados 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 explica la alternativa utilizada en un artículo de Nature sobre estados de Majorana, donde los investigadores emplearon una estructura llamada 'tetrón' en lugar de nanohilos conectados por una letra H.
Habla: Francis VillatoroSignificado #3estructura tetrón en artículo natureestados de mayorana qubitcomputador mayorana y qubitscuatro modos cero mayorana…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 estados de mayorana Hay cuatro extremos de los dos nanohilos, tengo cuatro modos cero de tipo mayorana, pues con esos cuatro estados, esa letra H se comporta como un qubit Entonces para tener un qubit yo necesito cuatro estados de mayorana, ¿vale? En el supuesto ordenador este mayorana 1, que se supone supuestamente que tiene ocho qubits, tiene que haber 32 estados de mayorana Nadie ha observado nunca ninguno, ¿vale? Pero ellos dicen que tienen 32, por decir un número, y bueno, el CEO ha dicho que pronto tendrán millones, pero bueno, eso es; hablar por hablar es muy fácil. Bien, entonces, en lugar de poner esa estructura en letra…
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 VillatoroSignificado #5 · Palabras #6estados de mayorana y destrucción del estadotetrón lineal observación estados de mayoranapuntos cuánticos alteran estadosestados de mayorana en nanohilospuntos cuánticos extremos nanohiloconstrucción estados de mayorana medioestados majorana en nanohilosmodelos teóricos estados majoranadificultades construcción estados majorana…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 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 #1 · Palabras #11efecto 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 andreez…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…
Francis Villatoro explica cómo se pueden construir qubits utilizando estados de Majorana, lo que implica la necesidad de poder mover estos estados entre nanohilos mediante operadores cuánticos.
Habla: Francis VillatoroSignificado #4estados de mayorana en cubitsoperadores cuánticos mueven estadosestructura con muchas hmicrosoft construye ordenador qubits…que se ve perfectamente en la figura de la información superventaria Una pregunta Francis, vos que seguís esto con mucha más atención ¿Tetron es la primera vez que escuchaste? Yo no había escuchado, nunca se termina Eso se propuso sobre el año 2012 o por ahí, como la manera de construir un cubit utilizando estados de mayorana Tú necesitas poder mover los estados de mayorana, entonces la manera más sencilla de mover los estados de mayorana es que se apares Entonces tú pones los dos nanohilos y juegas con operadores cuánticos que te mueven de un nanohilo a otro Entonces en última instancia lo ideal sería tener una estructura con muchas H, una justo debajo de la otra y poder mover los estados de mayorana de una H a la siguiente y hacer cosas de ese tipo Eso es bastante más complicado Entonces el ordenador que ha construido Microsoft es un ordenador con H y después que tiene como nanohilos horizontales tengo una H tendida, una H acostada, una línea horizontal, otra H, una línea horizontal, otra H y cada H es el cubic. Y es el nombre que le llamaron, le llamaron Tetron en su momento. Es en inglés, yo tradujo Tetron al español, en inglés es Tetron sin tilde, no sé cómo se dirá, Tetron o no sé cómo se dirá en inglés. Yo no lo he escuchado nunca pronunciar a nadie, o sea que…
Francis Villatoro explica a los oyentes que hasta la fecha no se ha observado un modo cero de Majorana, lo que pone en duda la viabilidad de construir ordenadores cuánticos basados en esta tecnología.
Habla: Francis VillatoroSignificado #18modo cero de mayorana no observadoordenadores cuánticos basados en mayoranareplicación trabajo estados de andreev…fue una charla de 10 minutos la que lo hizo famoso, una charla que se ha visto en YouTube infinidad de veces porque es una charla espectacular pero claro, es que ahí era una charla llena de resultados, ¿qué va a presentar Chata en Naya? Pues no tengo ni idea pero lo que deben de saber nuestros oyentes es que a día de hoy nadie nunca ha observado un modo cero de mayorana y por lo tanto todo lo que se monte a partir de ahí es decir que tengo un ordenador con no sé cuánto voy a hacer ordenadores con millones de modos de mayorana tú dices vale pues podrás hacerlo con millones de unicornios rosas pero todavía nadie ha observado un unicornio rosa entonces esa es la situación en la que estamos ahora mismo y vamos a esperar a ver qué cuenta, a ver qué publica en futuros artículos y a ver la replicación de este trabajo, porque este trabajo ya hay gente que es capaz de replicarlo, que se va a poner a replicarlo y vamos a ver si con estados de Andreev observan exactamente el mismo comportamiento, que yo me temo que sí, yo me temo que van a observar el mismo comportamiento. El Datsarma, que lo echaron de Microsoft, ya ha dicho; yo confío mucho en lo que Nayak está haciendo en Microsoft y su nueva línea de liderazgo en el equipo, pero recordemos que energía cero es imposible de demostrar, así que probablemente nunca se observe en…