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Manipulación Estados ligados Computación Cuántica
Ep501: Asteroide; Computación Cuántica; Agujero Negro; Nubes Interestelares
27 de febrero de 202510 momentos
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Francis Villatoro explica cómo se pueden mover estados ligados dentro de un hilo manteniendo su conexión, lo cual es fundamental para la computación cuántica.
…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 puedo utilizar un superconductor de tipo S. Pero en lugar de convertir en un hilito el superconductor de tipo P Yo puedo poner como una pequeña cinta de superconductor de tipo S y poner encima un hilito de un material que sea aislante, un semiconductor que sea aislante y si este hilito es…
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 SocasPalabras #8microsoft 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 explica que Microsoft Azure Quantum es un programa de investigación en computación cuántica que, similar a lo ocurrido en 2010, apostó por la computación topológica contratando a los mejores expertos.
Habla: Francis VillatoroPalabras #18microsoft azure quantum contrata expertoscomputación topológica microsoft 2010investigación computación cuántica microsoft…ha funcionado! Y si no tienes la suerte, pues se siente: es un dinero que he tirado y ya está, ¿no? Y Microsoft lleva gastando muchísimo dinero en esto y, bueno, pues por ahora no ha tenido ningún tipo de éxito que esté, digamos, científicamente probado. Lo que sabemos es que el responsable de este trabajo, un trabajo de Microsoft Azure Quantum, que es una especie de evaluatorio de investigación en computación cuántica de Microsoft, que apostó, como en el año 2010, por la computación topológica y lo que hizo fue contratar a los mejores expertos. Del mundo en computación topológica a varios de esos expertos los tuvo que echar tras el gran fiasco de un artículo que se publicó en Nature en 2018, que fue retirado, retractado en 2020. Y bueno, esta gente es una gente muy reputada que sigue investigando y…
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 #20estados 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 cómo se pueden mover estados ligados dentro de un hilo manteniendo su conexión, lo cual es fundamental para la computación cuántica.
Habla: Francis VillatoroSignificado #1 · Palabras #2estados energía cero estructura unidimensionalspines estados ligados villatorocomputación cuántica topológica estadosestados ligados en hilo computación cuánticaoperadores cuánticos para estados ligadoscampos magnéticos y eléctricos estadossuperconductores tipo p difíciles laboratoriodescubrimiento truco superconductor tipo smanipulación estados ligados computación cuántica…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 puedo utilizar un superconductor de tipo S. Pero en lugar de convertir en un hilito el superconductor de tipo P Yo puedo poner como una pequeña cinta de superconductor de tipo S y poner encima un hilito de un material que sea aislante, un semiconductor que sea aislante y si este hilito es…
Héctor Socas resume la necesidad de bits cuánticos para la computación cuántica y plantea un problema: los estados cuánticos utilizados en métodos tradicionales son muy frágiles y susceptibles a la degradación por interacciones ambientales.
Habla: Héctor SocasSignificado #2 · Palabras #1estados cuánticos computación cuánticaátomo spin computación tradicionalinteracciones ambientales degradan estados cuánticosruido destruye estados cuánticosredundancia de qubits para correccióncomputación cuántica basada en qubitsfabricar cada qubit es difícil…de cero que en un cierto límite se produce una transición de fase y aparecen estados de Mayorana que equivalen a tener energía cero. Francis, perdona porque nos estamos acercando ya al final del bloque, déjame hacer una muy breve de dos minutos resumen. De la importancia de esto y a ver si lo he entendido bien yo, que a lo mejor no, y me corrige si hay algo que no digo bien. Al final, la cuestión es que un ordenador cuántico, la computación cuántica requiere tener bits cuánticos; es decir, los bits son estados cuánticos que nosotros tenemos que poder manipular para poder hacer esas operaciones cuánticas. El problema es que la computación cuántica, digamos, tradicional, si se puede llamar así, que funciona por ejemplo con un átomo que tiene el spin para arriba o para abajo, que es la aproximación que están tomando otros desarrolladores de computadores cuánticos. El problema que eso tiene es que ese estado cuántico es muy frágil y rápidamente por las interacciones con el ambiente se destruye el estado cuántico, se degrada, se cambia, se altera; eso es el ruido que un poco nos mata y Obliga a tener redundancia de qubits con lo difícil que es fabricar cada qubit, hay que tener muchos más para poder corregir errores. Entonces, toda la computación cuántica de otros sistemas se basa en corregir los errores de estos qubits. La computación topológica se basa en la idea de que El qubit no es un punto, no es un átomo en un sitio sino que es algo que está deslocalizado, que ocupa un espacio grande; en este caso este nanohilo y no es una partícula real sino una cuasi partícula. Es un estado en un material, entonces eso está mucho más…
Héctor Socas y Francis Villatoro concluyen una explicación sobre la dificultad de distinguir entre estados de Andreev y estados topológicos en el contexto de la computación cuántica, afirmando que han resuelto el problema para los oyentes.
Habla: Héctor SocasPalabras #9estados andréev deshacen el nudoestados topológicos cuestan trabajocomputación cuántica para oyentes…el nudo, tú tienes que acercar los extremos y hacer una serie de operaciones para desanudar. Pero si tienes un falso nudo, cuando tienes un falso nudo, solo tirando, eso lo hacen los magos, tirando de uno de los extremos logras que se deshaca el nudo. Entonces, con estados de Andrés deshaces el nudo fácilmente; con los estados topológicos, pues el nudo cuesta mucho trabajo deshacerlo. Exactamente. Bueno, pues yo creo que ya hemos deshecho el nudo de este problema de la computación cuántica para nuestros oyentes. Vamos aquí a hacer una pausita. Nosotros vamos a tomar un café; yo me voy a hacer un mate, ya les voy advirtiendo. Y volvemos enseguida con la cara B de este programa. Conocí a un chico que las tenía tatuadas: las ecuaciones de campo y creo que también la expresión del radio de Schwarzschild o algo así. Mariano Chernikov, un amigo también en común con José, tiene un tatuaje que es un diagrama de Penrose de un agujero negro…
Francis Villatoro explica cómo manipular los estados cuánticos para realizar un entrelazado, describiendo movimientos específicos de los nanohilos y la necesidad de mantener una conexión especial entre ellos.
Habla: Francis VillatoroSignificado #14entrelazado estados cuánticos villatoronanohilos virtuales y ligadura no localcampos eléctricos magnéticos estados cuánticosmovimiento nanohilo virtual vueltaentrelazado estados cuánticosbraiding simula cuerdasmovimiento estado derecho inferiorintercambio extremos del braiding…vertical como en dirección vertical en el mismo plano del nanohilo pero manteniendo siempre el campo magnético longitudinal a lo largo de la dirección del nanohilo. Entonces yo tengo esa H, los estados arriba y los estados abajo, y entonces lo que tengo. ¿Qué hacer es el de arriba derecha, por ejemplo, moverlo; lo puedo mover. Puedo hacer aplicaciones con campos eléctricos y magnéticos; puedo ir moviendo ese estado hasta que llegue a la barra central de la letra H, pasarlo al otro lado y continuar un poquito que se mueva hacia la izquierda y tengo que hacer todo esto manteniendo la ligadura no local entre ese estrado como extremo de un nanohilo virtual que ahora no es recto sino que está dando vuelta con el otro lado; ¿vale? Y ahora cojo el estado derecho de abajo y hago lo mismo, lo muevo, lo llevo por el palito del medio de la H y lo pongo donde estaba el otro estado, arriba derecha. Y ahora el que tengo aquí cercano a abajo izquierda 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…
Francis Villatoro explica una ventaja del tetrón lineal en relación con la observación de estados de Majorana, señalando que este tipo de estructura podría solucionar un problema previo relacionado con la destrucción de los estados cuánticos.
Habla: Francis VillatoroSignificado #12estados de mayorana y destrucción del estadotetrón lineal observación estados de mayoranapuntos cuánticos alteran estados…letra H y la parte de arriba, la H horizontal, la rompemos y entonces ponemos el palito del medio, lo ponemos debajo de uno de los palos largos y ponemos el otro palo largo justo debajo Imaginaros esa estructura, ¿no? Eso es lo que se llama un tetrón lineal ¿Qué ventaja tiene el tetrón lineal? Bueno, el gran problema que tenían los estados de Mayorana es que se pensaba que la razón por la cual no habían sido observados es porque todos los puntos cuánticos que se utilizan para explorar estos estados alteraban y destruían el estado. Entonces, pues una manera de no destruir el estado es poner un nanohilo muy largo, que tenga puntos cuánticos en los extremos, pero los estados de mayorana tratar de construirlos en medio, no en los extremos Coger un punto cualquiera del nanohilo, aquí, y digo, aquí voy a…
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 #7estados de andrés en la evidenciacontrol ubicación estados de majoranapuntos cuánticos y estados de majorana…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 #13estados 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…