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Fibra óptica y pérdidas de Cao
Con
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Francis Villatoro continúa hablando sobre los ordenadores cuánticos fotónicos, comparando las pérdidas actuales con las experimentadas en fibra óptica, mencionando a Cao, quien recibió el Premio Nobel por sus contribuciones teóricas.
…Aquí dicen que no: que no han usado criogenia en generación, porque solo han generado esos 86 modos. Pero en cualquier caso es una tecnología muy prometedora, que no hay que perder la vista de que está ahí, y es una tecnología que si se resuelve el problema. De las pérdidas, que ya veremos si se puede resolver o no, porque en fibra óptica las pérdidas eran del orden de 2 decibelios por kilómetro cuando lo hizo Cao, el que recibió el premio Nobel por ello, que definió la tecnología y acabó recibiendo el premio Nobel de física por haber definido la tecnología sin hacer nada. Sólo escribió un artículo teórico proponiendo cómo había que hacer las cosas, ¿no? Dijo, dio las claves de lo que había que hacer y dijo, y la clave es fundamental de todo y Definitiva es cristales de silicio ultrapuros, súper transparentes, que me bajen de 2 decibelios por kilómetro a 0,2 decibelios por kilómetro; eso fue lo que se logró a principios de los 70 y fue ya la explosión del uso comercial de la fibra óptica. Aquí, claro, tenemos que bajar de varios decibelios por metro, pues no sé, a 10 a la menos 9 decibelios por metro, o sea, tenemos que bajar una barbaridad para poder trabajar con un ordenador de 100 qubits, porque, repito, estamos hablando de trabajar con cientos de millones de modos estrechados en un sistema; claro, además quiero operar con 100 qubits, porque con 100 qubits no quiero hacer 3 o 4 operaciones, que es lo que se hace aquí, se hacen muy poquitas operaciones. Hombre, con 100 hubo que rehacer del orden de 100 operaciones. Quiero tener un volumen cuántico; incluso si quiero hacer algo útil, lo mismo necesito varios miles de operaciones. Necesito poder operar en una longitud mucho más grande y es un tema que habrá…
Significado #1 · Palabras #1
Héctor Socas describe un experimento realizado en un instituto que utiliza una red conectada por fibra óptica para comparar mediciones entre laboratorios distantes.
Habla: Héctor SocasPalabras #9cavidades resonantes y medición de longitudfotón resuena en cajafibra óptica de 2220 kilómetroslaboratorios comparan mediciones…cambiado la masa del electrón esas frecuencias van a ser un poquito diferentes y ahora ese fotón ya no va a resonar. Es una técnica de interferometría que te permite hacer medidas diferenciales extremadamente precisas y lo mismo con la caja, de hecho lo que Ellos hacen el experimento que ellos hacen en su instituto; ellos tienen una red conectada por fibra óptica de laboratorios con cavidades resonantes. Entonces, una vez que tienen una cavidad resonante con una cierta frecuencia, sacan un fotón de allí, un fotón que resuena en esa caja y lo llevan por una fibra óptica que tienen, una de hasta 2.220 kilómetros a otro laboratorio donde hay otra caja que mide exactamente lo mismo porque las han medido originariamente y las han ajustado a la misma medida; y entonces tú compruebas si siguen midiendo lo mismo o en algún momento se desvía, y con eso puedes medir hasta fracciones de la longitud de onda de la luz, que es algo pequeñísimo. Entonces, puedes comprobar si esas dos cajas siguen midiendo lo mismo con una precisión de fracciones de longitud de onda. Y Luego hacen lo mismo también con relojes atómicos en GPS. Los satélites GPS llevan relojes atómicos y no tienen fibra óptica al espacio, pero sí que se transmiten la señal porque es lo que se usa en GPS; se transmite la señal de esos relojes atómicos para…
Francis Villatoro aclara la diferencia entre el concepto de fotón en óptica y su aplicación en ordenadores cuánticos fotónicos Aurora, explicando que lo que se propaga en estos dispositivos son modos guiados, una especie de cuasipartículas hechas de fotones.
Habla: Francis VillatoroPalabras #20fotón en óptica y ordenadores cuánticosmodos guiados en ordenadores cuánticos fotónicos auroracuasipartículas tipo electrón en un sólidomodos guiados como cuasi partícula de fotones…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…
Francis Villatoro explica cómo construye un ordenador cuántico mediante el control de retrasos en los cruces de fibras paralelas.
Habla: Francis VillatoroPalabras #13control 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 #19guías 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 las limitaciones de la computación cuántica con fotones ópticos, destacando el problema significativo de las pérdidas en esta tecnología.
Habla: Francis VillatoroSignificado #7 · Palabras #10computación cuántica con fotones ópticospérdidas en tecnología de fotonesguía óptica transparente y fotón ópticofrancis villatoro explica pérdidas…trabajamos con unos cientos de millones de modos estrechados. Se ha trabajado solo con 84. Hay que trabajar con cientos de millones. Y eso en módulos, en racks, significa unas decenas de miles de racks; los cuatro, y imagina, hay que poner decenas de miles. Pero es que resulta que esto también es un prototipo, porque el gran problema que tiene esta tecnología, la gran problema que tiene la tecnología de computación cuántica con fotones, con fotones ópticos, incluso con los estrechados, es el problema de las pérdidas; las pérdidas son enormes. He dicho 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…
Durante una conversación sobre un artículo publicado en Nature relativo a un ordenador cuántico fotónico de Chanadu, Francis Villatoro explica que las empresas suelen evitar mencionar los problemas de pérdidas significativas en sus publicaciones.
Habla: Francis VillatoroSignificado #17 · Palabras #11fibra óptica varios decibelios metro…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, hablan de tiempo, ¿no? No, las empresas no fijan tiempos, pero lo que sugiere la empresa, y además en su blog de la empresa lo dicen, es que, hombre, con la inversión económica adecuada, esto se puede acelerar, van por el buen camino, ¿vale? Están publicando el Nature ¿eh? Que acaban de publicar el Nature ¿eh señores? Que no es moco de pavo, que no cualquiera publica el Nature ¿eh? Entonces esto está como avalado por la comunidad científica, la comunidad científica dice que esto va para adelante…
Francis Villatoro interrumpe su explicación sobre un artículo publicado en Nature relativo a un ordenador cuántico fotónico de Chanadu, disculpándose por perder el hilo y retomando la discusión sobre las pérdidas inherentes a esta tecnología.
Habla: Francis VillatoroSignificado #5fotones ópticos estrechados chanadupérdidas inherentes tecnología fotónicaoperaciones generan pérdidas fotónicaslectura de datos genera pérdidas…está escrito sobre el negro sobre el blanco entonces y lo que está dicho es que lo podemos escalar y podemos llegar hasta 100 qubits y van a ser qubits robustos y van a ser maravillosos entonces ya os digo esto no se lo cree nadie, no se lo creen ni ellos. O sea, no tiene mucho sentido; entonces, os comentaba, ya se me ha ido un poco el hilo. Perdona, intento recuperar lo que estaba comentando: este tipo de tecnología, el gran problema que tiene son las pérdidas. Las pérdidas, todos los procesos, es un proceso complicado; la generación de estos fotones ópticos estrechados, estos modos estrechados, el operar, cada operación que hago sobre uno de ellos también genera pérdidas; la lectura de los datos genera pérdidas, todo genera pérdidas y las pérdidas dicen: bueno, son pérdidas, el 95% se pierde. Entonces han tenido que repetir el experimento, claro, lo bueno es que es óptico y es muy rápido, yo con un láser genero una cantidad de fotones increíbles en poco tiempo Dicen, hemos hecho el experimento 86 millones de veces en dos horas, para que unas pocas…
Francis Villatoro continúa explicando los problemas inherentes a la tecnología de ordenadores cuánticos fotónicos, específicamente las significativas pérdidas que experimentan.
Habla: Francis VillatoroSignificado #2 · Palabras #2pérdidas de varios decibeliosfibra óptica y comunicacionesempresas enfrentan pérdidas significativasempresa trivialidad técnica…las estadísticas, ¿no? De que esto funciona, señores, esto funciona. Cuando tenemos suerte y las pérdidas nos dejan vivir y logramos hacer todo lo que tenemos que hacer, pero claro, tenemos que repetir muchas veces porque normalmente falla garrafalmente. Las pérdidas son absolutamente terribles. Estamos hablando de pérdidas de varios decibelios. A todas las empresas el gran problema siempre es las pérdidas. Eso estamos hablando de varios decibelios por metro de pérdidas, cuando en fibra óptica la fibra óptica empezó a ser usada para comunicaciones cuando se bajó de la barrera. De 0,2 decibelios por kilómetro. O sea que estamos hablando de pérdidas 4.000 veces mayores que las que hay en fibra óptica. Claro, tú dices, a priori se pueden bajar esas pérdidas, pues no se sabe; no se sabe, puede que sí. Todos deseamos, todos soñamos con 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…
Francis Villatoro continúa hablando sobre los ordenadores cuánticos fotónicos, comparando las pérdidas actuales con las experimentadas en fibra óptica, mencionando a Cao, quien recibió el Premio Nobel por sus contribuciones teóricas.
Habla: Francis VillatoroSignificado #1 · Palabras #1pérdidas en ordenadores cuánticos fotónicosfibra óptica y pérdidas de caopremio nobel a cao por tecnologíaartículo teórico de caocristales de silicio ultrapurosfibra óptica explosión comercialordenador de 100 qubitsmodos estrechados sistema…Aquí dicen que no: que no han usado criogenia en generación, porque solo han generado esos 86 modos. Pero en cualquier caso es una tecnología muy prometedora, que no hay que perder la vista de que está ahí, y es una tecnología que si se resuelve el problema. De las pérdidas, que ya veremos si se puede resolver o no, porque en fibra óptica las pérdidas eran del orden de 2 decibelios por kilómetro cuando lo hizo Cao, el que recibió el premio Nobel por ello, que definió la tecnología y acabó recibiendo el premio Nobel de física por haber definido la tecnología sin hacer nada. Sólo escribió un artículo teórico proponiendo cómo había que hacer las cosas, ¿no? Dijo, dio las claves de lo que había que hacer y dijo, y la clave es fundamental de todo y Definitiva es cristales de silicio ultrapuros, súper transparentes, que me bajen de 2 decibelios por kilómetro a 0,2 decibelios por kilómetro; eso fue lo que se logró a principios de los 70 y fue ya la explosión del uso comercial de la fibra óptica. Aquí, claro, tenemos que bajar de varios decibelios por metro, pues no sé, a 10 a la menos 9 decibelios por metro, o sea, tenemos que bajar una barbaridad para poder trabajar con un ordenador de 100 qubits, porque, repito, estamos hablando de trabajar con cientos de millones de modos estrechados en un sistema; claro, además quiero operar con 100 qubits, porque con 100 qubits no quiero hacer 3 o 4 operaciones, que es lo que se hace aquí, se hacen muy poquitas operaciones. Hombre, con 100 hubo que rehacer del orden de 100 operaciones. Quiero tener un volumen cuántico; incluso si quiero hacer algo útil, lo mismo necesito varios miles de operaciones. Necesito poder operar en una longitud mucho más grande y es un tema que habrá…
Francis Villatoro explica las dificultades de mantener sistemas ópticos complejos como las fibras ópticas transoceánicas, señalando la necesidad de repetidores optoelectrónicos para evitar interrupciones en la transmisión.
Habla: Francis VillatoroSignificado #11 · Palabras #7optoelectrónica y transducción de señalespérdida de velocidad en fotodiodosprocesamiento electrónico de señales ópticaserrores en la regeneración láserrepetidores optoelectrónicos fibra ópticafotónica avances diariossistema óptico transoceánico…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, implica no solo una pérdida de velocidad, sino que implica todo un proceso complejo y susceptible a errores, y Si yo lo tengo que hacer en un dispositivo, por ejemplo, en una fibra óptica transoceánica, tengo que poner repetidores optolectrónicos. Si se me falla uno, ¿qué hago? ¿Tengo que bajar ahí al fondo del océano a repararlo? Lo ideal serían sistemas completamente ópticos y eso está muy trabajado; la fotónica en el caso genérico es una cosa hoy en día enorme, se publica todos los días sobre fotónica y sobre avances y se está trabajando muchísimo, pero. Ya os digo, lo que quizás tenga en mente Dacastro, en mente que es, ¿mi PC algún día va a ser un PC fotónico? No. Eso, olvídalo, pero no tiene sentido; no tiene sentido, no hay ventajas, ninguna ventaja esperable, ni siquiera en un mundo de jauja imaginario,…
Francis Villatoro explica que las guías ópticas reducen significativamente las velocidades y no ofrecen ventajas reales en términos de rendimiento.
Habla: Francis VillatoroSignificado #10 · Palabras #15tecnologías terahercios más allá microondasguías ópticas reducen velocidadesprocesador óptico fibra óptica…¿Más rápido? No, no serán más rápidos. Es que van a haber fotones trabajando a lo que sea la luz en el vacío, en el vacío, es decir, el ordenador va a ser vacío, va a ser un; yo tengo un portátil que es espacio-tiempo vacío lleno de fotones, pues no, ¿vale? Cuando yo meto guías ópticas, etcétera, bajan muchísimo las velocidades; no hay realmente ventajas. Pero sí es cierto que, por ejemplo, todo lo que es las tecnologías de terahercios, que van más allá de las tecnologías de microondas, pues sí, se está trabajando mucho en ellas, pero habrá dispositivos muy concretos; no va a haber cosas como un ordenador. 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…
Francis Villatoro explica los desafíos técnicos asociados con una tecnología completamente óptica, específicamente la necesidad de guiar la luz y elegir el tipo adecuado, como el infrarrojo cercano para trabajar con materiales como nitruro de silicio o sílice.
Habla: Francis VillatoroSignificado #14 · Palabras #18nitruro de silicio y luz infrarrojasílice fibra óptica infrarrojo cercanotecnología óptica guiada por francis villatorofotones tamaño enorme chips modernoselefantes por cablecitos fibra ópticafrancis villatoro miniaturización fotónica…que se mueven con relativa facilidad por los diferentes circuitos, ¿no? Es verdad que la clave es usar semiconductores, que son materiales en los que los electrones se mueven mal, o sea, les cuesta, y eso genera pérdidas, pero hoy en día las distancias. se han reducido muchísimo, los canales de transistores, etc., y con eso se baja muchísimo el consumo. es decir, proponer una tecnología completamente óptica con todos los problemas que conlleva una tecnología óptica, porque tiene que ser guiada y qué luz uso, porque la luz natural, 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…