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Francis VillatoroHéctor SocasGastón Giribetfotones ópticos modos estrechadosestado superposición posición fotonesrelación indeterminación posición momento linealestados estrechados tecnología ópticaincertidumbre posición velocidad estados cuánticoserror posición momento lineal francis villatoroguías coplanares sobre sustratocircuitos ópticos integrados micrométricosfotón óptico guía submicrométricalongitud de onda fotón guíaordenador cuántico fotónico x8modos estrechados en posición guíapublicación nature 2021 ordenador x8ventaja cuántica fotones estrechadospublicación nature de ventaja cuánticacontrol de 216 modos paralelosFrancis Villatoroordenadores cuánticos fotónicos AuroraNatureAuroraChanaduX12EmilKelvinHéctor SocasGastón Giribet84 modos estrechados12 qubitsrayos X
Fotones ópticos modos estrechados
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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.
…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 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 desarrollando toda esta tecnología y llegó a su primer gran éxito, que esto fue publicado en 2023. ¿Qué fue demostrar la ventaja cuántica utilizando fotones estrechados? Esto puede parecer que volver a demostrar la ventaja cuántica no parece muy relevante, pero se publicó en Nature. Se publicó en Nature, lo lograron con 216 modos. Esto es una cosa complicada, ¿eh? Controlar 216 guías en paralelo en las que yo voy. cruzando de vez en cuando para generar un algoritmo, claro, repito que es un algoritmo para generar valores aleatorios, pero bueno, lograron demostrar supremacía con esa tecnología, claro, una tecnología óptica, Son dispositivos integrados en chip, óptica…
Significado #1 · Palabras #1
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 #13cavidades 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 #2 · Palabras #4ordenadores 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 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 #1 · Palabras #1fotones ópticos modos estrechadosestado superposición posición fotonesrelación indeterminación posición momento linealestados estrechados tecnología ópticaincertidumbre posición velocidad estados cuánticoserror posición momento lineal francis villatoroguías coplanares sobre sustratocircuitos ópticos integrados micrométricosfotón óptico guía submicrométricalongitud de onda fotón guíaordenador cuántico fotónico x8modos estrechados en posición guíapublicación nature 2021 ordenador x8ventaja cuántica fotones estrechadospublicación nature de ventaja cuánticacontrol de 216 modos paralelos…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 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 desarrollando toda esta tecnología y llegó a su primer gran éxito, que esto fue publicado en 2023. ¿Qué fue demostrar la ventaja cuántica utilizando fotones estrechados? Esto puede parecer que volver a demostrar la ventaja cuántica no parece muy relevante, pero se publicó en Nature. Se publicó en Nature, lo lograron con 216 modos. Esto es una cosa complicada, ¿eh? Controlar 216 guías en paralelo en las que yo voy. cruzando de vez en cuando para generar un algoritmo, claro, repito que es un algoritmo para generar valores aleatorios, pero bueno, lograron demostrar supremacía con esa tecnología, claro, una tecnología óptica, Son dispositivos integrados en chip, óptica…
Francis Villatoro explica que una nueva computadora llamada Aurora ha sido publicada en Nature. Esta computadora, desarrollada por la compañía Chanadu, utiliza 84 fotones ópticos estrechados para implementar 12 qubits.
Habla: Francis VillatoroSignificado #14 · Palabras #2aurora computadora chanadu naturefotones ópticos estrechados aurora12 qubits ordenador chanadupuertas lógicas fotones entrelazados…un ordenador genérico, un ordenador universal; un ordenador capaz de implementar un conjunto de puertas lógicas que sea universal y que me permita implementar, a priori, o en el caso ideal y óptimo, cualquier algoritmo. Y eso es lo que publican ahora. Publican en Nature: se ha publicado el 22 de enero de 2025 un nuevo ordenador que se llama Aurora. Es un ordenador de la compañía Chanadu; es un ordenador que implementa 12 qubits, solo 12 qubits, pero lo implementa utilizando 84 modos estrechados, estos fotones ópticos estrechados, 84 fotones estrechados y para garantizar que haya universalidad, implementar las puertas lógicas. Si yo hice una técnica de detectar, cuando llevas dos caminos paralelos, aplico una operación de detección a uno de los caminos; como están entrelazados ambos fotones, eso implica la actuación de otra operación cuántica en el otro, ¿no? Si yo tengo dos fotones entrelazados en polarización vertical, uno está hacia arriba y otro está hacia abajo, y ahora yo los mido en diagonal, y yo mido uno de ellos en diagonal, ¿qué pasa con el otro cuando lo estudio en horizontal? Pues es como si lo hubiera puesto en un estado de superposición en horizontal. El otro sé en diagonal qué estado tiene, pero su estado visto en polarización horizontal es una superposición. Entonces, de esa manera yo puedo operar, digo, aplico una puerta X…
Francis Villatoro describe la apariencia física de un ordenador cuántico fotónico publicado en Nature, comparándolo con una serie de racks de ordenadores.
Habla: Francis VillatoroPalabras #18ordenador cuántico fotónico natureláseres generan 84 modos estrechadosfases necesarias para ordenador cuántico universaltecnología escalable de 12 qubits…lo puedes ver un poco más bonito, pero eso suelen ser cosas bastante, pero no, una empresa privada, entonces lo que nos ha presentado son cuatro muebles. Habéis visto los racks de ordenadores, cuando tengo que poner muchos ordenadores, pues pongo como un Mueble y pongo los ordenadores unos apilados, que son placas, básicamente las placas; no pongo las cajas, ni pongo teclado, ni pongo pantalla, sino que pongo así un rack de ordenadores. Bueno, pues han publicado la foto de cuatro racks de ordenadores de este ordenador cuántico fotónico. El primero está lleno de láseres, que son los que generan esos 84 modos estrechados, y después los otros tres implementan las diferentes fases que son necesarias para ejecutar este ordenador cuántico universal de 12 qubits; es que su tecnología es escalable y te dicen, y Esto la gente se ha vuelto loca, pero escalable. Pero ¿qué maravilla? Es que lo pone el artículo: el artículo pone: bueno, esto cuando queramos lo escalamos hasta 100 qubits sin ningún problema, ¿vale? Es como nos podemos escalar a 1,1. O sea, de 12 pasar a…
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 #19 · Palabras #3ordenador cuántico fotónico chanaduescalabilidad qubits chanaduracks ordenador cuánticocomputación cuántica con fotones ópticospérdidas en tecnología de fotonesguía óptica transparente y fotón ópticofrancis villatoro explica pérdidas…Es como nos podemos escalar a 1,1. O sea, de 12 pasar a 100 y entonces en el Astra ya te lo dicen. Esto es una tecnología escalable. Esto es un prototipo. Pero la escalabilidad está garantizada. No hay ningún problema. Ya en la letra pequeña, cuando te lees El artículo En la letra pequeña te pone: Bueno, ¿podremos llegar a 100 qubits? si 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…
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 VillatoroPalabras #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 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 #8 · Palabras #8ordenadores cuánticos fotónicos líneatemperatura ambiente ordenadores cuánticoscriogenia superconductores milikelvingeneración de fotones estrechados temperaturadetectores fotón a fotón temperatura ambienteordenadores cuánticos fotónicos helio líquidosustitución detectores criogénicos temperatura ambientesuperconductores enfriados pocos kelvin…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 detectores fotón a fotón para fotones ópticos estrechados que trabajan a temperatura ambiente, con lo que es posible que en unos años no sabemos cuándo esos detectores criogénicos que son superconductores ahora mismo y por tanto tienen que estar enfriados a pocos Kelvin puedan ser sustituidos por dispositivos que trabajen a temperatura ambiente. Y en la generación también conviene trabajar lo más frío posible. En Borealis, por ejemplo, trabajaban con criogenia también en generación. 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…
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 #20ordenadores 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, sin ser experto en la materia, explica por qué la fotónica lineal es actualmente más práctica y útil que la no lineal debido a su mayor facilidad tecnológica y materiales más cómodos.
Habla: Francis VillatoroSignificado #12fotónica lineal más prácticamateriales cómodos fotónica no linealintensidades altas roturas materiales…en tecnologías de comunicaciones de todo tipo, en móviles; hacer ciertas cosas puramente de manera fotónica. Tiene sus ventajas y se está trabajando muchísimo en fotónica integrada, en fotónica a todas las escalas. Esto es un campo realmente enorme. Yo no soy experto, yo he tenido siempre mucho interés en la parte de óptica no lineal y la parte de aplicaciones en la fotónica no lineal; pero prácticamente casi todo lo que está en el mercado y que es útil y práctico es lineal, porque tecnológicamente es mucho más fácil. Los materiales son mucho más cómodos; la no linealidad requiere subir las intensidades, con lo que aparecen roturas, defectos, aparecen muchos problemas. La tecnología lineal va con intensidades mucho más bajas y se hace todo mucho mejor. Pero eso, se está trabajando mucho, pero que olvidemos el Tema de eso que parece dicho muchas veces, ¿no? Y en divulgación, ¿no? Algún día habrá ordenadores que funcionen todo completamente óptico, porque serán más rápidos. ¿Más rápido? No, no serán más rápidos. Es que van a haber fotones trabajando a lo que sea la…
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 #11fotones tamaño enorme chips modernoselefantes por cablecitos fibra ópticafrancis villatoro miniaturización fotónica…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…