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Estados Majorana y qubits topológicos
Ep501: Asteroide; Computación Cuántica; Agujero Negro; Nubes Interestelares
27 de febrero de 202514 momentos
Con
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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.
…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…
Significado #1 · Palabras #2
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 SocasSignificado #12 · Palabras #6microsoft 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 de controversia en el campo de la computación cuántica, donde existen bandos enfrentados y revisores opositores a la publicación de un artículo.
Habla: Francis VillatoroPalabras #10estados de mayorana en controversiaqubits topológicos sin observareditora necho y artículo cuánticocomputación topológica no realizada…a estos dos que han aceptado el artículo diciendo: ¿aceptáis el artículo? ¿Qué opináis de que los otros dos lo rechacen? Y su opinión. Es verdad que los otros tienen más o menos algo de razón, pero es que la nueva versión del artículo está mucho mejor. En este campo hay mucha polémica y claro, hay bandos enfrentados. Lo mismo, los otros dos son de los opositores a esto; entonces la editora de Necho le ha dicho: bueno, vamos a aceptar el artículo pero con un mensajito, un mensajito que dice en este artículo, lo pone la editora: no se observan estados de mayorana, no se observan qubits topológicos, no se hace nada de computación topológica. Punto, dicho por La editora, en el informe de revisión por pares que ningún periodista se molesta en leer, ¿qué periodista va a leer?, eso entonces nos encontramos con un artículo curioso porque en Archive hay cuatro versiones y puedes ver la primera versión y puedes ver…
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 #7estados 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 #14estados energía cero estructura unidimensionalspines estados ligados villatorocomputación cuántica topológica estadosestados ligados en hilo computación cuánticaoperadores cuánticos para estados ligadoscampos magnéticos y eléctricos 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 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 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 VillatoroPalabras #8estados 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 explica que la fragilidad de los estados cuánticos obliga a tener redundancia de qubits para poder corregir errores, y que la computación cuántica se basa en esta corrección.
Habla: Héctor SocasSignificado #10 · Palabras #5redundancia de qubits para correccióncomputación cuántica basada en qubitsfabricar cada qubit es difícilqubit deslocalizado en nanohilocuasi partícula como qubitprotección errores computación cuánticaestado del material como cubit…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 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…
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 #1 · Palabras #2estados majorana y qubits topológicosdiferenciación estados andreev e impostoresidentificación cubito pológico genuino…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…
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 VillatoroPalabras #16cubitos 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 #5 · 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 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 #4 · Palabras #15estados de mayorana microsoft natureprueba definitiva estados de mayoranacomportamiento topológico prueba definitivaestructura tetrón en artículo natureestados de mayorana qubitcomputador mayorana y qubitscuatro modos cero mayorana…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 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 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 #7efecto 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 majorana…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…
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 #2 · Palabras #19estados 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 continúa analizando el artículo científico publicado en Nature sobre la creación de qubits con Estados de Mayorana, criticando su metodología y resultados.
Habla: Francis VillatoroSignificado #6 · Palabras #17qubits con estados de mayorana naturemetodología qubit topológico cuestionadananohilos efectivos y resultados incompletos…ha hecho público, te lees el informe de los revisores y ves las críticas de los revisores y dices lo que está originalmente escrito en ese artículo es una sarta de mentiras porque era un artículo en el que demostraban el primer qubit con Estados de Mayorana habían montado un tetrón lineal y demostraban que tenían un qubit topológico con Estados de Mayorana eso era el artículo original, el artículo que fue enviado a revisión y después resulta que ni tenemos estado de mayorana y mucho menos tenemos un QB y no tenemos resultados de los dos nanohilos, digamos, son nanohilos efectivos porque es el único nanohilo largo y se ha cogido dos trocitos, no tengo resultados de los dos nanohilos, solo de uno de ellos, o sea, ¿qué falta? O sea, es un artículo, ya os digo, muy, muy, muy flojo, ¿vale? Entonces, aquí es una cuestión de, como lo de Elon Musk, ¿no? Las redes sociales, ¿no? Polarización. Tú te puedes polarizar a un extremo; hay mucha gente en redes sociales que está diciendo: me creo lo que diga Microsoft. Y si Microsoft dice que tiene un…
Francis Villatoro explica que, a pesar de las dudas iniciales sobre la existencia de estados de mayorana, el equipo ha logrado avanzar significativamente y ahora cuenta con 32 estados de mayorana y 8 qubits en funcionamiento.
Habla: Francis VillatoroSignificado #2032 estados de mayorana en funcionamiento8 qubits en funcionamientocharla aps marzo sobre estados de mayorana…comentarios, el propio Chita Naya comenta: es verdad lo que dicen de nuestro artículo en Nature; ni tenemos COVID, ni tenemos Estado de Mayorana, es que es un artículo hecho, enviado a la revista en marzo de 2024, que se ha publicado ahora en febrero de 2025. pero es que nosotros hemos seguido investigando. Entonces, no teníamos ni un estado de mayorana, pero en un año hemos logrado tener 32 estados de mayorana y 8 qubits en funcionamiento. Y ha prometido que en el meeting del APS de marzo, que lo va a contar en su charla de 10 minutos. En la charla de 10 minutos no me creo absolutamente nada, porque suelen ser charlas de promoción O sea, te ponen la foto del chip, te ponen 4 figuritas y no sabes muy bien ni lo que te han contado pero bueno, en una charla de este tipo fue como se hizo famoso Pablo Jarillo Herrero, que es el…