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Isabel CorderoAlberto ApariciBorja TosarJuan Carlos GilFrancis VillatoroHéctor Socascondensados boseiste fabricados en laboratoriointeracciones átomo vecinos cercanos francis villatoromodelo sencillo cadenas unidimensionales átomosordenadores cuánticos con átomostecnologías cuánticas asociadas a condensadosátomos atrapados en filamillones de átomos en filafermionización condensado de bosonesfuerza repulsiva entre átomosfunción de onda con fasemodelo teórico fermionizadoFrancis VillatoroAlberto Aparicigases de Tonks-GirardotMicrosoftestados Majoranaprincipio de exclusión de Paulicondensado de Bose-Einsteincondensados de Bose-EinsteinBose-EistingTonks-GirardotHans-Christoph NargelEuropaBruselasAustria
Modelo sencillo cadenas unidimensionales Átomos
Ep516: Premios Princesa de Asturias; El Enigma del He; Bacterias en Agua Pesada; Alones
13 de junio de 20258 momentos
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Alberto Aparici busca entender por qué los condensados unidimensionales son interesantes para Francis Villatoro, refiriéndose a que permiten simplificar el modelo de interacciones entre átomos al limitar cada átomo a interactuar solo con sus vecinos más cercanos.
…a una especie de fuerza repulsiva entre los átomos que hace que se alineen en vertical; que se llama un gas de Tonks-Girardot. Fue una propuesta teórica que se observó experimentalmente en el año 2004. Es decir, en los últimos 20 años, muchos grupos de Investigación en el mundo son capaces de fabricar en laboratorio este tipo de estado de condensado boseiste. Francis, por ubicarme yo, entiendo que el interés de estos condensados unidimensionales es que sepas que cada uno de los átomos tiene solo dos primeras. Estarás como modelizando sus interacciones con los primeros vecinos y limitar lo que solo tenga dos te permite que el modelo sea sencillo o algo así, ¿no? Sí, y puedes hacer mucho cálculo teórico con cadenas unidimensionales de átomos. Esto en principio, la propuesta, ¿para qué puede servir? La propuesta original de 2004 era que esto podía ayudar a desarrollar ordenadores cuánticos y tecnologías cuánticas asociadas con átomos en filas. las tecnologías cuánticas habitualmente ponen los átomos en trampas como en fila pero muy separados y aquí están mucho más juntos con lo que a priori en un contestado de este tipo si se pudiera lograr que tuvieran millones en fila y se pudieran acceder individualmente cada uno de ellos podrías tener un ordenador cuántico muy compacto con muchísimos átomos los átomos atrapados normalmente suelen ser bastante bien separados Están atrapados en trampas así como levitando con separaciones bastante grandes. Pero bueno, en principio tiene diferentes aplicaciones. Se buscaba buscar esa unidimensionalidad porque era una cosa como que a priori los modelos teóricos eran muy sencillos y decían que debía ser posible. Y ya os digo, se logró en 2004. ¿Qué se ha logrado ahora? Bueno, esto en aquel momento, en 2004, se vendió como la fermionización de un condensado de bosones, porque esa fuerza repulsiva entre cada uno de los átomos dentro del condensado, hacía que, entre comillas, fuera algo parecido al principio de exclusión de Pauli. entonces le llamaron entre comillas fermionización y se interpretaba que la función de onda que tiene una fase porque claro en única dimensión la función de onda puede tener cuando hago el intercambio de dos partículas una fase entre menos uno y más uno entre los dos extremos entre cero y pi si quieres en ángulo cero para bosones y para fermiones pues se interpretaba que esta fuerza atractiva surgía en los modelos teóricos porque habíamos fermionizado esa cadena de átomos bosónicos. Había logrado que la fase fuera pi. Pero lo que no se había logrado hasta ahora, y es lo que se publica ahora en Nature, se ha publicado el 28 de mayo en Nature: es un artículo que el primer autor es Sudip Padar, el más famoso es el último autor, Hans-Christoph Nargel. Son relativamente famosos…
Significado #1 · Palabras #1
Héctor Socas reflexiona sobre la dificultad relativa de estudiar átomos hidrogenoides frente al helio, señalando que añadir un electrón complica significativamente el proceso.
Habla: Héctor SocasSignificado #19átomos hidrogenoides más fácileselectrón adicional complica estudiohidrógeno modificado con última capa…antes que el helio, que es el de dos electrones, es más fácil estudiar otros átomos que son los que se llaman hidrogenoides. De hecho, el helio no es nada trivial. No, no es nada trivial, y por eso lo que va a contar Francis, claro, ahí está el punto. Pero ¿Que siempre se dice eso?, parece que el de un electrón lo sabemos hacer y ahora ya ponemos un electrón más y ya no sabemos, ¿no? Pero de hecho es más fácil el hidrogenoide, o sea, átomos que tienen más electrones, da igual el número que sea pero que tengan uno en la última capa porque eso los aproximas como una especie de hidrógeno modificado y así lo puedes resolver, pero es un poquito de trampa. Exactamente, el caso del helio tiene desde el punto de vista analítico, desde el punto de vista de presentarlo en un primer curso de mecánica cuántica en tercer curso de carrera o en segundo; no sé cómo se hará ahora, es un poquito más difícil porque es un…
Francis Villatoro continúa explicando la observación de estados alónicos, mencionando su presencia en materiales bidimensionales y planteando la búsqueda de estos mismos estados en materiales unidimensionales como los nanohilos.
Habla: Francis VillatoroPalabras #4estados alónicos en nanohilosordenador cuántico microsoft nanohilosmateriales unidimensionales mayorana…de tipo alónico en materiales planos, en materiales bidimensionales. Por ejemplo, en los materiales que presentan estados holcuánticos, son materiales tridimensionales, pero en su superficie observo estados de tipo alón. Pero había una cuestión interesante y Era observar ese tipo de estados alónicos en cadenas unidimensionales, en materiales unidimensionales. Claro, los materiales unidimensionales ahora están muy de moda con el tema de los nanohilos para observar estados de tipo mayorana; esto del ordenador cuántico de Microsoft y compañía en nanohilos nadie ha sido capaz de observar este tipo de estados alónicos. Entonces se publica ahora en Nature la primera observación bastante firme de estados alónicos en un sistema unidimensional de bosones que es un tipo de gas cuántico que es el gas de Tonks-Girardot. Tonks es T-O-N-K-S y Girard de Au en francés. Eso es un tipo…
Francis Villatoro explica cómo se pueden crear condensados de Bose-Einstein alargados, comparándolos con 'cigarrillos' formados por átomos confinados en un potencial profundo.
Habla: Francis VillatoroSignificado #10 · Palabras #9condensados bose einstein cigarrillosestados aniónicos en condensadospotenciales profundos para unidimensionalidadcondensado bose einstein cigarrillosátomos confinados potencial profundofilas de átomos seinsteinesfuerzo cadena condensados bose einsteincondensados bose einstein alargadosláseres para atrapar condensados bosch eistingláser transversal como pozo electromagnéticoátomos en pozos verticales láser…sección transversal que sea bastante elíptica, con lo que yo puedo alargar los estados condensados de Bose-Einstein y formar lo que se llaman puros, cigarro en inglés, cigarro puro. Son estados condensados de Bose-Einstein muy alargados, pero no son unidimensionales, no son estados en los que yo pueda estudiar estados aniónicos. Entonces se trabajó mucho a principios de la década del 2000 en tratar de ver si podíamos volver lo más unidimensional posible estos condensados Bosestein Y lo que se descubrió es que se puede hacer utilizando potenciales extremadamente profundos que Son el propio potencial que confina es como forma de cigarro entonces yo pongo el contestado Seinstein y el contestado Seinstein pierde muchísimos átomos, perdón, en este proceso pierde muchísimos átomos pero acaban colocándose los átomos como en fila y se vio que en realidad eran como cigarros muy alargados pero realmente como esfuerzo yo que sean realmente una cadena. Unidimensional como las cuencas de un collar, todos en línea vertical; pues lo esfuerzo poniendo un láser transversal. Tengo mis láseres, 6, 7 láseres que me actúan de trampa para atrapar esos condensados Bosch-Eisting de manera alargada y ahora pongo un láser transversal que a una cierta forma como pozo electromagnético, una onda estacionaria con unos pozos en vertical y hace que se coloquen los átomos en cada uno. De esos pozos en vertical y aparece el equivalente a una especie de fuerza repulsiva entre los átomos que hace que se alineen en vertical; que se llama un gas de Tonks-Girardot. Fue una propuesta teórica que se observó experimentalmente en el año 2004. Es…
Alberto Aparici busca entender por qué los condensados unidimensionales son interesantes para Francis Villatoro, refiriéndose a que permiten simplificar el modelo de interacciones entre átomos al limitar cada átomo a interactuar solo con sus vecinos más cercanos.
Habla: Alberto ApariciSignificado #1 · Palabras #1condensados boseiste fabricados en laboratoriointeracciones átomo vecinos cercanos francis villatoromodelo sencillo cadenas unidimensionales átomosordenadores cuánticos con átomostecnologías cuánticas asociadas a condensadosátomos atrapados en filamillones de átomos en filafermionización condensado de bosonesfuerza repulsiva entre átomosfunción de onda con fasemodelo teórico fermionizado…a una especie de fuerza repulsiva entre los átomos que hace que se alineen en vertical; que se llama un gas de Tonks-Girardot. Fue una propuesta teórica que se observó experimentalmente en el año 2004. Es decir, en los últimos 20 años, muchos grupos de Investigación en el mundo son capaces de fabricar en laboratorio este tipo de estado de condensado boseiste. Francis, por ubicarme yo, entiendo que el interés de estos condensados unidimensionales es que sepas que cada uno de los átomos tiene solo dos primeras. Estarás como modelizando sus interacciones con los primeros vecinos y limitar lo que solo tenga dos te permite que el modelo sea sencillo o algo así, ¿no? Sí, y puedes hacer mucho cálculo teórico con cadenas unidimensionales de átomos. Esto en principio, la propuesta, ¿para qué puede servir? La propuesta original de 2004 era que esto podía ayudar a desarrollar ordenadores cuánticos y tecnologías cuánticas asociadas con átomos en filas. las tecnologías cuánticas habitualmente ponen los átomos en trampas como en fila pero muy separados y aquí están mucho más juntos con lo que a priori en un contestado de este tipo si se pudiera lograr que tuvieran millones en fila y se pudieran acceder individualmente cada uno de ellos podrías tener un ordenador cuántico muy compacto con muchísimos átomos los átomos atrapados normalmente suelen ser bastante bien separados Están atrapados en trampas así como levitando con separaciones bastante grandes. Pero bueno, en principio tiene diferentes aplicaciones. Se buscaba buscar esa unidimensionalidad porque era una cosa como que a priori los modelos teóricos eran muy sencillos y decían que debía ser posible. Y ya os digo, se logró en 2004. ¿Qué se ha logrado ahora? Bueno, esto en aquel momento, en 2004, se vendió como la fermionización de un condensado de bosones, porque esa fuerza repulsiva entre cada uno de los átomos dentro del condensado, hacía que, entre comillas, fuera algo parecido al principio de exclusión de Pauli. entonces le llamaron entre comillas fermionización y se interpretaba que la función de onda que tiene una fase porque claro en única dimensión la función de onda puede tener cuando hago el intercambio de dos partículas una fase entre menos uno y más uno entre los dos extremos entre cero y pi si quieres en ángulo cero para bosones y para fermiones pues se interpretaba que esta fuerza atractiva surgía en los modelos teóricos porque habíamos fermionizado esa cadena de átomos bosónicos. Había logrado que la fase fuera pi. Pero lo que no se había logrado hasta ahora, y es lo que se publica ahora en Nature, se ha publicado el 28 de mayo en Nature: es un artículo que el primer autor es Sudip Padar, el más famoso es el último autor, Hans-Christoph Nargel. Son relativamente famosos…
Francis Villatoro plantea una pregunta sobre la posibilidad de crear estados cuánticos intermedios al combinar dos casos extremos: un gas cuasi unidimensional de Tonks-Girardot y un estado original con ángulo cero.
Habla: Francis VillatoroPalabras #16gas cuasi unidimensional tons-girardotestados fermiónicos con ángulo piángulo cero como estado originalconstrucción de estados intermedios francis villatoro…Padar, el más famoso es el último autor, Hans-Christoph Nargel. Son relativamente famosos en este campo y trabajan básicamente en Europa, en Francia y en Bruselas, y en Isbruck, en Austria; o sea, son varios países, una colaboración de varios países europeos. Lo que han querido observar es, si tenemos esos dos casos extremos, si interpretamos este estado, este gas cuasi unidimensional, que parece que es unidimensional de Tons-Girardot como un estado fermiónico con ángulo pi y tengo el estado original que tenía ángulo cero, ¿puedo hacer estados con un ángulo intermedio? ¿Alones? ¿Puedo construir enions en este sistema? La idea es generar un defecto. Yo puedo, formado este estado, aquí lo que hacen es utilizar un truco que es el truco de crear un potencial, eso hoy día se sabe hacer desde hace mucho tiempo, crear un potencial que atrapa en forma de huevera. ¿Habéis visto las…
Francis Villatoro explica cómo se puede generar un defecto cuántico en los condensados de átomos alineados verticalmente aplicando un pulso láser.
Habla: Francis VillatoroSignificado #9defecto cuántico condensados átomospulso láser spin átomoniveles superiores electrones alineados…Unos pocos átomos son entre 25 y 50. En mediana unos 37. Entonces, tengo en cada pozo; tengo un grupito de átomos todos alineados en vertical. Y en cada pocito. En unos pozos tengo más y en otros tengo menos. Y ahora lo que aplico es, se sabe aplicar un Pulso que hace que se genere un defecto. Uno de esos átomos hago que uno de sus electrones salte a un nivel superior, cambie su spin y no sé cuál. Si aplico este pulso durante mucho tiempo, varios podrán cambiar, pero si lo aplico en un tiempo muy corto, en cada cadenita, con alta probabilidad solamente ha cambiado uno. Entonces yo tengo muchos pozos con muchas cadenitas en vertical y en las que meto un defecto. Claro, este defecto está deslocalizado porque esto es un condensado, es decir, yo no puedo decir qué átomo es el que está cambiado, pero sí sé que la función de onda…
Francis Villatoro explica cómo se ha medido la población de pequeños condensados unidimensionales con estados de superposición.
Habla: Francis VillatoroSignificado #15condensados unidimensionales superposicióntécnica meteorológica estados de superposicióncadenas con dos sin señal…y ahora yo lo que tengo es que observar cómo es ese estado y resulta que ese estado en función de la duración del pulso yo controlo su fase. Ese único átomo que ha cambiado tiene una fase con un cierto ángulo. Entonces se comporta como un anión, como un alón. Se ha medido la población de estos pequeños condensados 1D, con estos estados de superposición, y se ha observado que es una técnica meteorológica bastante… Podríamos entrar en detalles, pero no vamos a hacerlo. Permite distinguir entre las cadenas que tienen dos, pues no dan señal en la meteorología, solo dan las cadenas que tienen uno; y se utilizan muchos para poder tener una señal más fuerte. Y entonces lo que se observa es que el comportamiento aparente del sistema, conforme yo voy cambiando la duración del pulso que excita el defecto, yo lo que hago es básicamente metrología de número de cadenitas que tienen un cierto estado. Entonces calculo la…
Francis Villatoro explica cómo se ha observado la transición de un defecto bosónico a uno fermiónico al medir diferentes ángulos intermedios en el sistema.
Habla: Francis VillatoroPalabras #18transición bosónico fermiónico sistemaestados halónicos sistema unidimensionalsoluciones exactas experimento…aplanando y se aplana y en teoría, en el modelo teórico, en el caso fermiónico, sería completamente un potencial rectangular. O sea, una cosa completamente horizontal, recta. En la práctica tiene un poquito de suavidad y se ha observado eso experimentalmente. Se ha observado la transición entre que el defecto, originalmente era bosónico, pasa a un estado fermiónico y midiendo muchos ángulos intermedios. Y bueno, eso es una cosa muy interesante porque es la primera vez que se observan este tipo de estados halónicos en un sistema unidimensional y desde el punto de vista teórico este es un sistema, entre comillas, relativamente sencillo, se pueden obtener soluciones exactas, se puede comparar con mucho detalle con los experimentos y promete ser una plataforma con mucho futuro a nivel experimental para observar este tipo de Estados y compararlos con la realidad porque hasta ahora las medidas de alones en sistemas bidimensionales pues muchas eran mucho más indirectas. Aquí parece todo como mucho más directo, pero todavía no hemos podido controlar el colocar donde yo quiero el…