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Francis VillatoroHéctor SocasGastón Giribetguías coplanares sobre sustratocircuitos ópticos integrados micrométricosfotón óptico guía submicrométricalongitud de onda fotón guíaGastón GiribetFrancis Villatoroordenadores cuánticos fotónicos AuroraAuroraHéctor Socasletra Xrayos X
Fotón óptico guía submicrométrica
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Francis Villatoro explica cómo utiliza guías coplanares sobre un sustrato para crear circuitos ópticos integrados, comparándolo con la creación de circuitos electrónicos en chips.
…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…
Significado #1 · Palabras #1
Héctor Socas explica cómo se utilizan los osciladores de microondas para medir el tiempo en lugar de intentar observar directamente las fluctuaciones de fotones.
Habla: Héctor SocasSignificado #19reloj atómico medición del tiempooscilador de microondas fluctuación fotónfluctuaciones fotón segundo…atómicos estén dentro de su tiempo de vida nominal. Pero bueno, en cualquier caso, eso no; y además al ser un gas noble no reacciona químicamente, con lo cual no se te estropea, es fácil de manipular, es fácil de trabajar con él, ¿no? Entonces viene... La media mediación del orden de 40 años. El reloj en concreto, un reloj atómico; yo he contado el concepto, pero nadie se puede poner a mirar o oscilar una fluctuación de un fotón 9.000 millones de veces en un segundo. Lo que se hace es otra cosa, es que se usa un oscilador de microondas. Eso Son frecuencias microondas, que oscila con esa periodicidad, con ese tiempo y genera una onda. Entonces, tú esa onda la pasas por tus átomos de cesio y tu onda no va a coincidir exactamente con la frecuencia del cesio, con lo cual el cesio la ignora, le da…
Héctor Socas explica cómo las cavidades resonantes amplifican ciertos modos basados en la longitud de onda de la luz visible, que son extremadamente pequeñas.
Habla: Héctor SocasSignificado #5cavidades resonantes amplifican longitudes ondalongitud de onda luz visible nanómetrosmodos enteros longitud de onda…eso mismo, ese mismo principio aplicado a la luz visible se puede hacer con espejos, con espejos ultra reflectantes, se mete un haz de láser y se empieza a reflejar entre los espejos de un lado y a otro, esos espejos como para hacer reflejos infinitos, y lo Que te va a ocurrir es que esa cavidad va a tener una preferencia, va a amplificar aquellos modos en los que caben un número entero de longitudes de onda, que claro son pequeñísimas, o sea, la longitud de onda de la luz visible es de... Yo qué sé, de cientos de nanómetros, o sea, de menos de micrómetros, ¿no? Millonésimas de metros. Entonces lo que se hace es que se mete un Láser y tú vas en un láser sintonizable y tú lo vas sintonizando hasta que llega un momento que ves que se produce la resonancia, o sea, que la cavidad amplifica, se forma esa onda estacionaria de luz y se produce una amplificación de esa luz. Entonces, en…
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 VillatoroSignificado #6 · Palabras #2ordenadores cuánticos fotónicos auroratecnología de cubis fotónicosóptica lineal y mecánica cuánticafotón en óptica cuánticafotón en óptica y ordenadores cuánticosmodos guiados en ordenadores cuánticos fotónicos auroracuasipartículas tipo electrón en un sólidomodos guiados como cuasi partícula de fotonesmodos guiados ordenadores cuánticos aurorafotones ópticos francis villatoropartículas fundamentales fotones aurora…a nuestro espacio tridimensional luego de su viaje, pero con el corazón del lado derecho. Muy bueno, muy bueno. Tenía ideas interesantes H. G. Wells. Eso es lo bonito, yo creo, de la ciencia ficción: el poder plantear ideas originales. Sí, sí, muy bien. Vale, pues siguiente tema, ¿cuál es el siguiente tema? Ah sí, Francis, este ordenador cuántico fotónico Aurora, ¿no? Bueno, este paper sobre cómo debería ser un ordenador fotónico Sí, esto es un tema curioso, a veces es difícil de explicar ese tipo de tecnología es una tecnología, la tecnología de cubis fotónicos que ha tenido ciertos éxitos en una línea que es la línea de la óptica lineal, el hecho de poder, la mecánica cuántica es básicamente una teoría lineal, entonces si tú en óptica cuántica que utilizas fotones, en óptica cuántica el concepto de fotón no tiene nada que ver con la partícula, ¿vale? O sea, cuando hablamos de fotón en una fibra óptica, en una guía de ondas, microintegrada, en un circuito óptico en plan chip, que son los que se utilizan en este tipo de ordenadores, lo que se propaga no es un fotón; lo que se propaga es lo mismo que en un sólido. No se propaga un electrón, cuando yo hablo de electrones en un sólido no hablo de electrones, hablo de cuasipartículas tipo electrón. Aquí en una guía lo que se propaga es un modo, un modo guiado; entonces, un modo guiado en cierto sentido, es una especie de cuasi partícula hecha de fotones. Pero esos modos guiados en ciertas circunstancias se comportan como objetos cuánticos y yo les llamo fotones. Entonces, cuando hablo de óptica cuántica, hablo de fotones ópticos. Se suele usar la palabra fotón sin ponerle ningún adjetivo, pero hay que tener en cuenta eso: de que no son, en rigor, no son partículas fundamentales. Bien, utilizando tecnologías fotónicas ya ha habido bastantes artículos desde 2019 con el tema de, ¿os acordáis de la, bueno, ahora hay que decir ventaja cuántica? En su momento se dijo supremacía cuántica, pero bueno, a los anglosajones les molesta la…
Francis Villatoro explica cómo se manipulan los fotones entrelazados en ordenadores cuánticos fotónicos Aurora, describiendo la creación de una letra X mediante guías paralelas y la posibilidad de introducir un desfase.
Habla: Francis VillatoroSignificado #17 · Palabras #6fotones entrelazados ordenadores cuánticosguías paralelas letra x fotónicainterferómetro de fotones entrelazadoscontrol de retrasos en fibras paralelasoperaciones cuánticas sobre cúbicsordenador a base de fibras paralelasfotones ópticos para operaciones cuánticasfísica lineal y física óptica…es el problema del muestreo de bosones. Es un muestreo gaussiano de bosones. Es un algoritmo concreto que se puede implementar usando fibra óptica y fotones en los que yo tengo dos canales, entonces yo cojo fotones, genero una pareja de fotones entrelazados. Los meto en dos guías que van paralelas y yo no sé dónde está cada fotón y yo puedo interferir ambos, hacer un interferómetro; puedo unir esas dos guías y entonces tengo las dos guías con una letra X. Se unen las dos guías en el vértice y continúan. Yo como 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 se denominan los fotones ópticos como 'modos estrechados' o 'fotones estrechados', relacionándolo con el estado de superposición en posición y el momento lineal.
Habla: Francis VillatoroSignificado #8 · Palabras #13fotones ópticos modos estrechadosestado superposición posición fotonesrelación indeterminación posición momento lineal…pequeño; esto fue posterior a la supremacía que obtuvieron los chinos, pero obtuvo un pequeño ordenador que ellos pretendían que fuera escalable y que se pudiera extender con ocho estados de entrada. En estos casos, esta compañía utiliza una variante de los Fotones ópticos que se llaman los modos estrechados o los fotones estrechados. Como yo tengo los fotones en estado de superposición en posición, los fotones también tienen momento lineal. Y yo tengo la relación de indeterminación que relaciona la indeterminación en posición y la indeterminación en momento lineal, en velocidad. Los estados estrechados son estados en los que yo hago que la determinación o incertidumbre en posición y en velocidad en lugar de estar más o menos equilibradas, que es lo habitual en estado cuántico; cuando yo los genero más o menos está equilibrado. Yo los…
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 VillatoroSignificado #1 · Palabras #1guías 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 #4 · Palabras #3computación cuántica con fotones ópticospérdidas en tecnología de fotonesguía óptica transparente y fotón ópticofrancis villatoro explica pérdidaschips micrométricos ordenador cuántico fotónicodistancia del fotón en operación mínimapérdidas en chips pequeños…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 aguanta casi nada. Eso es una cosa absolutamente fascinante; estamos hablando de pérdidas. del orden del 95%, estamos hablando de pérdidas de varios decibelios por metro, en una fibra óptica Quería hacerte una pregunta, yo no leí el artículo, pero quería saber si dicen algo, no hay ningún prospecto acerca de esto, podría ser lograble en 15 años,…
Francis Villatoro explica las ventajas de los ordenadores cuánticos fotónicos basados en óptica lineal, destacando que operan a temperatura ambiente, a diferencia de los ordenadores superconductores que requieren temperaturas extremadamente bajas.
Habla: Francis VillatoroSignificado #14 · Palabras #18ordenadores cuánticos fotónicos líneatemperatura ambiente ordenadores cuánticoscriogenia superconductores milikelvingeneración de fotones estrechados temperatura…eso y, por supuesto, la empresa afirma que eso va a ser una trivialidad; es un empeño previamente técnico. Hemos avanzado muchísimo en los últimos cinco años y seguro que vamos a seguir avanzando muchísimo en los siguientes lustros y décadas y lo lograremos. Entonces, bueno, es un tema muy interesante porque ya no es en ordenadores cuánticos fotónicos que usan óptica lineal y que tienen muchas ventajas; por ejemplo, aquí esto va a temperatura ambiente. Esto no son ordenadores superconductores en los que tengo que trabajar todo en criogenia, a pocos milikelvin, no, esto va a temperatura ambiente, bueno, casi todo; casi todo, obviamente la generación de los fotones estrechados pues conviene hacerla a la menor temperatura posible y la detección fotón a fotón, los detectores, también conviene que estén enfriados, ¿vale? O sea que tengo que meter criogenia, ¿vale? Pero bueno, no es una criogenia de Emil y Kelvin, con trabajar al helio líquido ya es suficiente ¿vale? Tanto en detección aquí lo destacan en la parte de detección los detectores son criogénicos, pero ya hay investigaciones de otros equipos que hablan de…
Francis Villatoro explica cómo se pueden simular qubits utilizando fotones que viajan a través de dos guías, combinando estados para representar el valor binario.
Habla: Francis VillatoroPalabras #8fotones simulando qubitsestados definidos en 2021guías para fotones binariosentrelazamiento en posición de fotón…que no debemos de perder de vista, que mucha gente no le valoraba, no le daba el suficiente valor porque era una tecnología que solo se aplicaba al muestreo gaussiano de bosones, que es un problema muy concreto y como muy restringido, pero que ahora no. La clave para utilizar la universalidad con este tipo de tecnología son unos estados que se definieron en el año 2021, que son unos estados en los que yo puedo simular un qubit utilizando los fotones que van por dos guías, básicamente una especie de combinación: como si una guía en posición, son guías y el entrelazamiento no es en posición, es en posición, o sea, estados en los que el fotón o va por una guía o va por la otra y planteo que uno es un 1 y uno es un 0 y los combino de manera adecuada y estos estados que son estados. De Gottesman, Kitáez, Preskill; Preskill es el famoso de los ordenadores cuánticos, muy, muy famoso de la Universidad de California y lo propusieron en 2021 y claro, El estado GKP ideal del artículo teórico que se publicó en PRL, en Physical Review Letters,…
Francis Villatoro distingue entre ordenadores fotónicos y microelectrónicos, afirmando que estos últimos funcionan muy bien para las necesidades actuales y no requieren reemplazo por tecnología fotónica.
Habla: Francis VillatoroPalabras #16ordenadores fotónicos vs microelectrónicosmicroelectrónica para necesidades actualesseñales ópticas en el trabajo de francis villatoroaplicaciones de la fotónica electromagnética…la charla que dieron era de implementación de fotónica en satélites, presentaban que podían ser unos chips súper pequeñitos. Sí, la pregunta es, me encantaría comentar el estado actual de la fotónica para reemplazar chips basados en electrónica. Bueno, A ver, son dos cosas distintas. En principio, claro, supongo que la idea subyacente de la pregunta es: ¿habrá algún día ordenadores fotónicos en lugar de ordenadores microelectrónicos? Y la respuesta es que probablemente no, ¿vale? No, no. O sea, para lo que queremos, ordenadores microelectrónicos, la microelectrónica funciona de escándalo; no necesitamos fotónica para nada. La fotónica lo que pasa es que tiene su nicho de aplicación; hay muchas aplicaciones en las que yo trabajo con señales ópticas. La fotónica es súper relevante e importantísima donde yo manejo señales ópticas, manejo dispositivos de microondas o de radio o de rayos X o de... donde yo necesite manejar señales electromagnéticas; lo ideal es la computación completamente electromagnética, completamente óptica. Entonces, porque las técnicas habituales de optoelectrónica en las que yo recibo la señal óptica, la transduzo, hago una transducción a electrónica, proceso electrónicamente la señal y la regenero con un fotodiodo, con un láser, regenero la señal, claro,…
Francis Villatoro explica 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 VillatoroPalabras #17repetidores optoelectrónicos fibra ópticafotónica avances diariossistema óptico transoceánico…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 VillatoroPalabras #12tecnologías 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 la incompatibilidad entre el tamaño de los fotones y la miniaturización necesaria para los chips modernos, comparando la situación con meter elefantes por cables de fibra óptica.
Habla: Francis VillatoroPalabras #5nitruro 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…