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Luisa AchaerandioIgnacio CrespoFrancis VillatoroJuan Carlos GilJosé EdelsteinHéctor SocasGastón Giribetecuación de schrödinger números complejosfunción de onda ecuación de schrödingercoeficientes complejos mecánica cuánticaprobabilidades reales módulo al cuadradonúmeros complejos en mecánica cuánticasustitución de números complejos por realesespacio vectorial de dimensión dobleálgebra compleja y operaciones vectorialesnúmeros complejos en físicafacilidad de cálculo con schrödingermística de la mecánica cuánticanarrativa popular de la mecánica cuánticaartículo nature miguel navasquezmecanica cuántica formulación complejaequivalente real doble dimensiónnúmeros complejos fundamentales mecánica cuánticamecánica cuántica con números realesartículos pedro barrios itadebate números complejos mecánica cuánticainvestigador español pedro barrios itaHéctor SocasEspacio de HilbertMatriz densidadMecánica cuánticaNúmeros realesNúmeros complejosJosé EdelsteinSchrödingerBrassKetzGastón Giribetesfera de BlobFrancis VillatoroNatureMiguel NavasquezBarcelonaAustriaSuizaErwin Schrödingerecuación de Schrödingerteoría cuántica de CamposJuan Carlos GilStuckelbergerJohn Stewart BellCERNPenroseThe Road to RealityPedro Barrios ItaMiguelLe Luthier
Números complejos como reales Mecánica cuántica
Ep546: Cafeína; Cuántica y Números Complejos; Altruismo y Ética; Supernova
19 de febrero de 202619 momentos
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Héctor Socas plantea una duda sobre si el uso de números complejos es esencial en mecánica cuántica o solo facilita los cálculos.
…se hicieron de la mecánica cuántica desde el principio si pensamos en la ecuación de Schrodinger vemos que en una parte está el hamiltoniano y en otra parte está la derivada del vector de estado pero hay una i multiplicando a i, esa i es la unidad imaginaria. La ecuación de Schrodinger ya tiene una mezcla de números reales y complejos. La función de onda de la ecuación de Schrodinger es una función compleja. Las formulaciones de la mecánica cuántica, tanto la de la matricial como la de Brass y Ketz funcionan con coeficientes complejos O sea, está como, todas las formulaciones que se hicieron de la mecánica cuántica originalmente se hacían con números complejos Aunque luego al final, todos los resultados que se obtienen cuando tú calculas una probabilidad de medida son probabilidades, son reales porque al final es el módulo al cuadrado de los coeficientes y eso es un número real. Entonces al final tú te quedas con números reales pero todo el cálculo subyacente es con complejos. Entonces, está un poco la duda, existió de ahí siempre sobre si el uso de números complejos es algo fundamental en la mecánica cuántica o es simplemente algo que nos facilita el cálculo; porque uno puede, como yo decía antes, un número complejo lo puede sustituir por un par de números reales, puede considerarlo como un vector y de hecho todas estas formulaciones se pueden hacer si uno sustituye esa álgebra compleja por operaciones en un espacio vectorial de dimensión el doble de la dimensión del original, con números reales. Entonces, bueno, parecía que como que no era muy fundamental, sino más bien lo de la facilidad de cálculo. Pero ese debate siempre había estado un poco como ahí de fondo, ¿no? Porque además esto se presta mucho a la mística esta de la mecánica cuántica, ¿no? Porque ya cuando hablamos de que no se necesitan números imaginarios, el lenguaje también entra dentro de la narrativa esta que populariza a veces la mecánica cuántica como algo un poco esotérico, ¿no? pero bueno, aparte de eso, ciñándonos a lo más físico, sí que existe un cierto debate legítimo y en 2021 salió un artículo en Nature que fue bastante importante y además que uno de los autores, bueno de hecho, el autor de correspondencia se llama Miguel Navasquez, es español y algunas de las afiliaciones son de Barcelona, también de Austria y de Suiza pero este artículo en 2021 llegaba a la conclusión planteando lo típico, una serie de experimentos mentales de que hay situaciones en las que no se puede reproducir lo que te da la mecánica cuántica en su formulación compleja utilizando un equivalente real con el doble de dimensión y eso indicaría que realmente los números complejos son algo fundamental en la mecánica cuántica, o sea que hay cosas que no se pueden, que no da el mismo resultado, digamos una teoría real, una teoría basada en números reales que la teoría de números complejos. Y resulta que a finales del año pasado salieron un par de artículos; además, uno de ellos también liderado como primer autor, tenía también un investigador español que se llama Pedro Barrios Ita y estos dos artículos que responden al artículo 2021 diciendo lo contrario, que efectivamente sí que se puede plantear una mecánica cuántica con números reales y el doble de dimensión al formular la teoría. Entonces, ese es un poco el debate que existe ahora mismo, que yo creo que no está del todo asentado, pero que estos son los papers científicos que ponen en contexto a la situación actual de este debate sobre si realmente los números complejos son algo necesario y fundamental a la mecánica cuántica. Y ahora es cuando yo digo, bueno, y ahora pongo esto ahí sobre la mesa, quizás vamos a empezar por José, que es el que se tiene que ir antes, y dinos tu opinión, José, sobre este debate. Sí, a mí el paper de Nature me gustó mucho, pero bueno, quiero hacer un comentario previo, digamos, un poco que se superpone con tu presentación, pero brevemente. Yo cuando doy el curso, que justamente cuando termine dentro de 20 minutos me tengo que marchar,…
Significado #1 · Palabras #5
Héctor Socas introduce un tema que llevaba tiempo queriendo tratar: el papel de los números complejos en la mecánica cuántica, anticipando que podría generar una conversación extensa.
Habla: Héctor SocasSignificado #6números complejos en mecánica cuánticaconversación extensa números complejoshéctór socas introducción números complejos…Gastón se nos suma para la cara B, es doctor en ciencias físicas y profesor en la Universidad de Nueva York. Y vamos a ir rapidito porque José anda con un poco de prisa y yo quiero aprovechar que los tengo aquí a todo el comité cuántico de Coffee Break. Bueno, para sacar un tema que la verdad es que yo llevaba tiempo que lo quería traer, pero bueno, entre una cosa y otra y que además supongo que es algo que va a dar para bastante conversación o quizás no; quizás me sorprende y esto se despacha en cinco minutos, pero estas cosas a veces suelen dar para bastante conversación y quería pues tener algún día que tuviéramos un slot bastante largo para dedicarle, ¿no? Y es sobre como yo adelantaba en la introducción el papel que juegan los números complejos en la mecánica cuántica. Si me permiten que haga una pequeña introducción para los oyentes antes de que me imagino que ustedes vayan a llevar el nivel a un nivel que a lo mejor ni yo lo pueda seguir, pero por lo menos por introducir cuál es el problema del que vamos a hablar; resulta que hay una... Bueno, vamos a empezar por los números complejos, ¿no? Saben que los números complejos se introducen en matemáticas porque creo que es en el siglo XVII, de hecho, o XVIII por ahí históricamente, como una forma de resolver o de dar solución a las ecuaciones…
Héctor Socas plantea una duda sobre si el uso de números complejos es esencial en mecánica cuántica o solo facilita los cálculos.
Habla: Héctor SocasSignificado #1 · Palabras #5ecuación de schrödinger números complejosfunción de onda ecuación de schrödingercoeficientes complejos mecánica cuánticaprobabilidades reales módulo al cuadradonúmeros complejos en mecánica cuánticasustitución de números complejos por realesespacio vectorial de dimensión dobleálgebra compleja y operaciones vectorialesnúmeros complejos en físicafacilidad de cálculo con schrödingermística de la mecánica cuánticanarrativa popular de la mecánica cuánticaartículo nature miguel navasquezmecanica cuántica formulación complejaequivalente real doble dimensiónnúmeros complejos fundamentales mecánica cuánticamecánica cuántica con números realesartículos pedro barrios itadebate números complejos mecánica cuánticainvestigador español pedro barrios ita…se hicieron de la mecánica cuántica desde el principio si pensamos en la ecuación de Schrodinger vemos que en una parte está el hamiltoniano y en otra parte está la derivada del vector de estado pero hay una i multiplicando a i, esa i es la unidad imaginaria. La ecuación de Schrodinger ya tiene una mezcla de números reales y complejos. La función de onda de la ecuación de Schrodinger es una función compleja. Las formulaciones de la mecánica cuántica, tanto la de la matricial como la de Brass y Ketz funcionan con coeficientes complejos O sea, está como, todas las formulaciones que se hicieron de la mecánica cuántica originalmente se hacían con números complejos Aunque luego al final, todos los resultados que se obtienen cuando tú calculas una probabilidad de medida son probabilidades, son reales porque al final es el módulo al cuadrado de los coeficientes y eso es un número real. Entonces al final tú te quedas con números reales pero todo el cálculo subyacente es con complejos. Entonces, está un poco la duda, existió de ahí siempre sobre si el uso de números complejos es algo fundamental en la mecánica cuántica o es simplemente algo que nos facilita el cálculo; porque uno puede, como yo decía antes, un número complejo lo puede sustituir por un par de números reales, puede considerarlo como un vector y de hecho todas estas formulaciones se pueden hacer si uno sustituye esa álgebra compleja por operaciones en un espacio vectorial de dimensión el doble de la dimensión del original, con números reales. Entonces, bueno, parecía que como que no era muy fundamental, sino más bien lo de la facilidad de cálculo. Pero ese debate siempre había estado un poco como ahí de fondo, ¿no? Porque además esto se presta mucho a la mística esta de la mecánica cuántica, ¿no? Porque ya cuando hablamos de que no se necesitan números imaginarios, el lenguaje también entra dentro de la narrativa esta que populariza a veces la mecánica cuántica como algo un poco esotérico, ¿no? pero bueno, aparte de eso, ciñándonos a lo más físico, sí que existe un cierto debate legítimo y en 2021 salió un artículo en Nature que fue bastante importante y además que uno de los autores, bueno de hecho, el autor de correspondencia se llama Miguel Navasquez, es español y algunas de las afiliaciones son de Barcelona, también de Austria y de Suiza pero este artículo en 2021 llegaba a la conclusión planteando lo típico, una serie de experimentos mentales de que hay situaciones en las que no se puede reproducir lo que te da la mecánica cuántica en su formulación compleja utilizando un equivalente real con el doble de dimensión y eso indicaría que realmente los números complejos son algo fundamental en la mecánica cuántica, o sea que hay cosas que no se pueden, que no da el mismo resultado, digamos una teoría real, una teoría basada en números reales que la teoría de números complejos. Y resulta que a finales del año pasado salieron un par de artículos; además, uno de ellos también liderado como primer autor, tenía también un investigador español que se llama Pedro Barrios Ita y estos dos artículos que responden al artículo 2021 diciendo lo contrario, que efectivamente sí que se puede plantear una mecánica cuántica con números reales y el doble de dimensión al formular la teoría. Entonces, ese es un poco el debate que existe ahora mismo, que yo creo que no está del todo asentado, pero que estos son los papers científicos que ponen en contexto a la situación actual de este debate sobre si realmente los números complejos son algo necesario y fundamental a la mecánica cuántica. Y ahora es cuando yo digo, bueno, y ahora pongo esto ahí sobre la mesa, quizás vamos a empezar por José, que es el que se tiene que ir antes, y dinos tu opinión, José, sobre este debate. Sí, a mí el paper de Nature me gustó mucho, pero bueno, quiero hacer un comentario previo, digamos, un poco que se superpone con tu presentación, pero brevemente. Yo cuando doy el curso, que justamente cuando termine dentro de 20 minutos me tengo que marchar,…
José Edelstein menciona un trabajo de Stuckelberger sobre la posibilidad de escribir la mecánica cuántica en números reales, relatando una anécdota sobre este físico y su perro en los seminarios del CERN.
Habla: José EdelsteinPalabras #19stuckelberger y la mecánica cuánticaperro de stuckelberger en cernseminarios del cern con stickelberger…siempre puede deshacer todo y duplicando las dimensiones, sí es cierto. Pero es cierto que a medida que uno va avanzando en el tipo de operaciones que uno va realizando, cada vez es más complicado hacerlo así. Entonces yo no creo que, digo, hay un trabajo, yo Creo que todo este tema de si se puede escribir o no la mecánica cuántica en números reales se basa en un trabajo de un famoso físico, bueno, bastante conocido, Stuckelberger, que era un hombre que estaba en el CERN, iba con su perro a los seminarios y es famoso porque él decía que el perro ladraba si veía algo raro en lo que estaba contando el speaker. entonces era mala señal para los que iban a dar charlas en el CERN que el perro de Stuckelberger ladrara. Y Stuckelberger básicamente argumenta en un trabajo publicado, creo que en 1960, o sea, previo a Bell, por ejemplo, eso es importante, previo al trabajo…
José Edelstein explica cómo el físico Stuckelberger argumentaba que es posible deshacer la notación compleja de la ecuación de Schrödinger utilizando matrices de números reales.
Habla: José EdelsteinPalabras #13ecuación de schrödinger en realesstuckelberger y notación complejamatriz 2x2 de números realesconclusiones erróneas con reales…por ejemplo, eso es importante, previo al trabajo de John Stewart Bell y a la identificación del entrelazamiento y a la identificación de todo lo que la mecánica cuántica encierra cuando uno hace no observaciones en un único sistema, sino en dos sistemas. Que estuvieran en contacto previo, que eso es un salto conceptual importante de la mecánica cuántica. Pero bueno, Stuckelberger básicamente argumenta que uno puede deshacer toda la notación compleja de la ecuación de Schrödinger: o sea, en lugar de poner el i delante de la ecuación lo que haces es poner una matriz 2x2 de números reales que elevada al cuadrado menos 1 y entonces duplica las dimensiones del espacio. A ver, y si tú haces eso y consistentemente cada vez que tienes que decidir cómo lo haces miras el cálculo de la mecánica cuántica y lo adaptas para que te dé lo mismo, lo vas a poder hacer, pero eso mucha gracia no tiene porque creo yo en mi opinión: porque en realidad si tú dices vamos a fiarnos de los números reales, empiezas a llegar a conclusiones erróneas muy rápidamente. Pongo un ejemplo muy simple, que es un qubit, la unidad mínima de información que guarda un sistema complejo, algo que tiene dos valores, como el 0-1 binario, pero que todos han escuchado hablar que en la mecánica cuántica uno puede tener una superposición…
José Edelstein reflexiona sobre la posibilidad de reescribir los axiomas de la mecánica cuántica utilizando números reales, considerando el potencial aumento en las dimensiones necesarias para replicar los resultados.
Habla: José EdelsteinSignificado #18 · Palabras #1axiomas de la mecánica cuántica realesdimensiones en mecánica cuánticareescribir axiomas con números realesespacio de hilbert y estados…hacer lo que hizo Stuckelberger, que creo yo que, bueno, no me leí en detalle el paper Stuckelberger, pero entiendo que este trabajo no refute ese trabajo, sino que lo que uno puede intentar refutar es, si es posible, con los axiomas de la mecánica cuántica. Espacio de Hilbert, estados, o matriz densidad. Bueno, todo lo que es los axiomas de la mecánica cuántica, si yo ahí paso de números complejos a números reales en los axiomas y me permito, como los reales al menos tienen el doble de dimensiones que los complejos, me permito el número de dimensiones reservármelo por si necesito incluso más dimensiones que esto. ¿Puedo reproducir todos los resultados de la mecánica cuántica? Y lo que muestra este trabajo es que no, y es bellísimo la forma en la que lo muestra, porque utiliza un experimento tipo Bell. Pero incluso un poquito más complejo que el de Bell, porque utiliza tres observadores con dos pares de qubits entrelazados. Igual…
José Edelstein describe un experimento similar al de Bell, involucrando a Francis Villatoro y Gastón Giribet para medir el spin de partículas y comparar resultados.
Habla: José EdelsteinPalabras #14experimento de bell con francis villatorodispositivo de tres observadores cuánticosmedidas de spin de partículasnúmeros complejos en mecánica cuántica…hasta el momento de la medición o si lo saben pero el que no lo sabía era yo. De esa manera se demostró que no existen las variables ocultas locales y hubo un premio Nobel por esto; maravilloso. Este trabajo propone un experimento similar pero con dos pares. De partículas como las que acabo de mencionar, una compartida por Francis y por mí, y otra compartida por Gastón y por mí, y yo hago una serie de medidas y ellos también hacen una serie de medidas y luego comparamos. Este es un dispositivo también; el dispositivo de tres observadores también es bastante clásico en mecánica cuántica, pero ellos arman uno en el cual muestran categóricamente que si comparamos luego los resultados y las variables de la mecánica cuántica son reales, entonces hay una cuenta que uno puede hacer que te da como máximo un número que ellos calculan. Si la mecánica cuántica es la mecánica cuántica, los números complejos, el valor máximo es un número diferente y una cosa muy bonita es que el propio Miguel. Navasquez inmediatamente después de este paper participó en otro y hay tres trabajos que se publicaron en Physical Review Letters inmediatamente después de este paper, muy poco después, que hacen el experimento. Y en uno de ellos descartan el valor real con…
Héctor Socas continúa discutiendo sobre la equivalencia entre formulaciones reales y complejas en mecánica cuántica, refiriéndose a un paper de 2021.
Habla: Héctor SocasPalabras #15ecuación de schrödinger en realesformulaciones reales mecánica cuánticapaper 2021 equivalencia complejas realesrealidad se comporta formulación compleja…Y José las puso de manifiesto, que podrían ser dos preguntas diferentes. Una es, si existe una formulación equivalente, o sea, la primera pregunta es si es equivalente; existe una formulación equivalente real de la mecánica cuántica. Y otra es, si existe. Es la correcta, entonces en ese sentido el paper de 2021, lo que establece es que no son equivalentes. O sea, que una formulación real de la mecánica cuántica no va a dar las mismas predicciones que una compleja. Y luego vienen los papers de los experimentos, los que dicen que además la realidad se comporta según la formulación compleja. Pero creo que son dos preguntas que parece conceptualmente. Cuando uno generaliza algo, en este caso lo restringe más: ir de los complejos a los reales siempre tiene que dejar otra cosa constante, porque si no, el juego no está definido; es decir, ¿puedo hacer algo con los reales pero cambiar todo lo demás…
Gastón Giribet explica que un grupo en Nature, en un artículo publicado en noviembre de 2021, respondió a una pregunta sobre si pasar de números complejos a reales manteniendo los axiomas de la mecánica cuántica da el mismo resultado.
Habla: Gastón GiribetPalabras #9números complejos reales en naturepaper de nature noviembre 2021experimento confirma números complejos…restringe más: ir de los complejos a los reales siempre tiene que dejar otra cosa constante, porque si no, el juego no está definido; es decir, ¿puedo hacer algo con los reales pero cambiar todo lo demás abruptamente? Bueno, pero esa es una pregunta distinta. La pregunta, la explicó bien José; los tipos de este paper de Nature de noviembre del 2021 dijeron, dejando los axiomas de la mecánica cuántica como son, mutatis mutandis, porque hay que hacer una sutileza en las afirmaciones, pero pasando la palabra compleja real, ¿eso me da lo mismo? La respuesta es no. ¿Cómo lo veo con este experimento? Que lo realice alguien. Y luego se realizó. Y el resultado de eso le da la razón a la versión de los números complejos. Claro. Análisis subsecuentes pueden decir: ah, pero también si mantengo los números reales, pero agrego un operador que en realidad el cuadrado sea menos uno, pero es un operador real. Entonces sí puedo, bueno, maestro, sí, claro. O sea, ¿por qué? Porque hay que…
Gastón Giribet explica cómo se utilizan los números complejos en la mecánica cuántica para obtener resultados reales, destacando su importancia más allá de ser simplemente una herramienta conveniente.
Habla: Gastón GiribetSignificado #2 · Palabras #4ecuación de schrödinger en realesschrödinger y su ecuación complejanúmeros complejos en física cuánticaresultados observables números realesprobabilidades en mecánica cuánticaexperimentalista da número realelectrón en estado probabilidad 14cálculo de probabilidad número realgastón giribet números complejosnúmeros complejos en mecánica cuánticafunción de onda compleja integradaresultados reales desde números complejoscomodidad física de números complejos…al cuadrado que lo traigo de afuera. Bueno, claro, si empezás a poner demasiada estructura de afuera, sí, podés hacer casi cualquier estupidez. Pero la pregunta es: ¿cuál es la forma más natural, más escueta, compatible con los experimentos de describir esto? Es con números complejos, no reales; complejos no necesariamente reales. Ahora también es importante entender de dónde surge la pregunta, que es muy natural y que de hecho desveló a los padres de la mecánica cuántica. El mismo Schrödinger intentó escribir su ecuación en términos de dos ecuaciones reales: ¿le molestaban los números complejos? No, le molestaba la necesidad de ellos. ¿Y por qué? Porque la física tiene tres instancias, tres relaciones con los números complejos. Todos los resultados de la física, los resultados observables, son números reales; porque vienen en términos de probabilidades, incluso en la cuántica. Cuando yo digo, a ver, ¿qué probabilidad? Le digo al último eslabón en la cadena de un experimentalista: ¿Qué número tenés que darte? Le vas a dar un número real. La probabilidad de encontrar el electrón en tal estado es 14%. Entonces, está eso. Que la expresión final de un resultado físico siempre es en términos reales. Eso no quiere decir que los cálculos intermedios para llegar a él no hayan demandado, no solamente podido ser posible, sino exigido el cálculo a través de números que son complejos; porque en mecánica cuántica, cuando uno calcula la probabilidad, que repito, siempre va a ser un número real y Positivo, primero eleva al cuadrado una función de onda que es complejo y la integra en todo el espacio. Entonces, necesitó el número complejo para producir ese número real. ¿Y por qué es importante esto? Porque los números complejos hasta la mecánica cuántica habían sido para los físicos solamente una comodidad, lo que es una incomodidad para el estudiante, pero para el físico es una comodidad, por ejemplo cuando uno resuelve circuitos eléctricos. Muchas veces para no andar trabajando con senos y cosenos que son molestos, uno escribe la corriente como si fuera un número complejo. Obviamente, la corriente no es un número complejo; son un montón de electrones pasando por un cable, pero la escribe como…
Gastón Giribet explica que los números complejos son fundamentales en diversos campos de la física, desde la óptica hasta la electricidad, y que su uso va más allá de una simple comodidad de cálculo, siendo incluso una exigencia del formalismo en mecánica cuántica.
Habla: Gastón GiribetSignificado #3números complejos en físicaformalismo en mecánica cuánticaresonancia sistema simple mecánica…la difracción o la interferencia, con exponenciales complejas. Es mucho más cómodo porque usar cosenos y senos hay que acordarse que el seno de A más B es igual al coseno. Puede hacerlo pero es mucho más fácil. A último momento uno toma la parte real de todo. Entonces, en la física los números complejos son ubicuos, o sea, están en la óptica, en la electricidad, en un montón de cosas. Ahora, es más cuando calcula resonancia el sistema simple de mecánica, pero al final del día uno siempre entendía que era una comodidad de cálculo. Ahora, mecánica cuántica es más que una comodidad de cálculo, es una exigencia del formalismo. Bueno, eso es lo que se pone en tela de juicio. Al menos la pregunta. Es natural, porque es la primera vez que necesito y no me siento cómodo con esta estructura. Bueno, todo parece indicar que los números complejos son, en ese sentido, necesarios. Cuando se discute en esto, me recuerdo un artículo de Cuanta del 2023 que hacía…
José Edelstein reflexiona sobre la imposibilidad de evitar el uso de números complejos en la teoría cuántica de campos, incluso si se intenta, lo que implicaría recurrir a matrices con propiedades inusuales.
Habla: José EdelsteinSignificado #7números complejos en teoría cuánticamatriz al cuadrado menos unouniverso escrito en números complejos…ser relativista para que tenga su teoría coherente consigo misma, te ves obligado al final ir a la teoría cuántica de Campos. En cierto sentido es la teoría fundamental detrás de todo esto; pues vete a hacer tu teoría cuántica de Campos sin números complejos. O sea, nuevamente, seguramente agarrando un libro de teoría cuántica de Campos y con toda la paciencia del mundo, paso a paso, retorciendo todo para no meterla ahí, pero a costa de meter una matriz que al cuadrado da menos uno. O sea, los números complejos son... ¿Dios escribió el universo en números complejos? Se tienen que ir, José y Luisa. Me voy a hablar de este tema. Me voy a hablar de números complejos. Ahora voy a ir; van a estar todos los estudiantes diciéndome: ¿Para qué nos enseñas esto que es prescindible? Hay un paper 2024 que lo dice. Diles que te…
Francis Villatoro explica que combinar sistemas cuánticos no puede hacerse directamente, sino con un método sutil para que el resultado coincida con la mecánica cuántica compleja.
Habla: Francis VillatoroSignificado #17producto tensorial en mecánica cuánticaespacios de hilbert etiquetados por villatoronúmeros reales y producto editorial modificadocombinación de sistemas cuánticosmétodo sutil para mecánica cuánticasustitución imaginaria matriz 2x2números complejos en física cuánticademostración de josé edelstein…en 1960, como ha mencionado José, es: yo puedo forzarlo; puedo forzar que cuando yo construyo un sistema pegando sus sistemas, es decir, cuando en lugar de tener un electrón tengo dos o tengo tres, pues ¿cómo combino los espacios de Hilbert del electrón, de ¿Cada uno de los electrones? Pues, en mecánica cuántica con números reales yo tengo que forzarlo; tengo que sustituir lo natural, que es ese producto tensorial, por un producto editorial modificado. Uno de los artículos últimos es el de gran etiquetado. Yo etiqueto los espacios de Hilbert, añado una cierta... Entonces tengo que jugar con las etiquetas y combinarlas de manera adecuada en función de lo que estoy combinando. entonces cuando yo combino sus sistemas no puedo pegarlos a lo bruto sino que tengo que hacerlo de la manera sutil y adecuada para que el resultado final coincida con el de la mecánica cuántica, compleja, puedo hacerlo, es decir, no es imposible hacerlo pero si es muy engorroso y es lo que comentaba también en última instancia Gastón, eso de sustituir la imaginaria con una matriz 2x2 pues siempre lo puedo hacer pero es mucho más engorroso en las formulaciones conforme más avanzas en física cuántica usar los números complejos es lo más natural y en la línea de lo que decía José, José ahí ha demostrado que está Influido por Penrose, Penrose tiene un libro que se llama The Road to Reality, El Camino de la Realidad y es un libro gordo de petete, tiene como mil páginas o más de mil páginas, mil y cien páginas y ese libro lo único que dice, bueno, dice dos cosas.…
Francis Villatoro resume la idea principal del libro 'The Road to Reality' de Penrose: que los números complejos describen la naturaleza y permiten entenderla a través de un lenguaje casi perfecto.
Habla: Francis VillatoroSignificado #13números complejos en la naturalezalibro the road to reality penrosemecánica cuántica con números reales…usted lees solamente 800 páginas del libro, pues concluye que los números complejos describen perfectamente la naturaleza, y que haber descubierto los números complejos nos ha permitido descubrir un lenguaje que describe de manera casi perfecta la naturaleza. Esa es la butá de Penrose, esa idea de la escritura de ese libro, que está muy bien que he escrito; yo lo recomiendo, se lee muy bien, está lleno de fórmulas, pero es un libro de divulgación. Así que esas son un poco las circunstancias; podemos construir una mecánica cuántica con números reales pero tenemos Que prescindir de ciertas cosas, y la cosa que más nos duele prescindir es ese axioma de la cuántica que nos permite combinar subsistemas para formar un sistema, que es un axioma súper trivial y súper obvio. Y por desgracia, si lo mantenemos, la naturaleza…
Francis Villatoro explica la importancia del producto en el problema de representar números complejos como reales en mecánica cuántica.
Habla: Francis VillatoroPalabras #11producto tensorial en sistemas cuánticosnúmeros complejos como reales mecánica cuánticaproblema al representar números complejosproducto interno en mecánica cuánticatensor para números complejos realesfrancis villatoro y números complejos…de la naturaleza, la naturaleza me dice que eso está equivocado, tengo que tocar otros axiomas de la mecánica cuántica, otras leyes de la mecánica cuántica para adecuadamente tuneadas conseguir que se siga describiendo la realidad Qué cosa tan curiosa, ¿no? Eso que acabas de decir: que el mayor problema es a la hora de pegar esos sistemas que básicamente es hacer el producto tensorial, que es el producto interno, que multiplica dos vectores y te da otro vector, y es justamente cuando uno piensa en representar los números complejos como reales, es donde, como decíamos al principio, tienes un poco el problema. Lo puedes hacer, pero tienes que definir un producto interno de esos dos vectores que te den otro vector, que no es el natural, no es el producto vectorial de toda la vida, ¿no? El producto es donde está la madre del cordero, ¿no? De todo este problema. Vale, hay que cuidar las palabras, ¿no? Producto interno suele ser un producto de dos vectores que te dan un número real. Y producto vectorial es un producto que te da un vector. Bueno, aquí esto es pegarlo, es hacer un tensor, es El producto típico de conjuntos. Perdona, interno no es que es dentro del mismo grupo, o sea, que multiplicas dos elementos del grupo y obtienes otro elemento del grupo. El producto escalar se suele llamar producto interno también. Me parece que el escalar es…
Juan Carlos Gil, influenciado por los comentarios de José Edelstein sobre la belleza de los conceptos discutidos, plantea una reflexión filosófica sobre la necesidad de números reales y complejos en física.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #10números complejos en mecánica cuánticaconstructos matemáticos jose edelsteinaproximaciones homininos limitadosexistencia de pi en circunferencias…es un tensor, porque ha aumentado la dimensionalidad Yo un comentario perpendicular, hablando de vectores, porque no puedo seguir ni me atrevo a hablar, que la belleza de lo que ha contado José me ha dejado anodadado, pero me resulta curioso que debatamos si La mecánica cuántica necesita números complejos y sin embargo nadie, por lo menos en los últimos dos siglos, se cuestione si la física clásica necesita los números reales o no ¿vale? También decía José, ¿existe el número pi o no? Ambos quizás sean constructos matemáticos, simplemente, que nos vienen bien, pero que no haya nada ontológicamente puro detrás, sino que son aproximaciones que hacemos porque somos meros homininos limitados y utilizamos las matemáticas, que es a lo que llegamos. Pero exactamente esa es la clave de la discusión filosófica ¿no? Porque o sea, esto es filosófico, no es científico, pero creo que es más molesto, o sea, el número pi, como decía José, tiene una existencia en la realidad que está ahí, o sea, desde el momento que hay una circunferencia, ahí está pi, mientras que el número i no está en ningún sitio, no existe en el mundo como algo que... Pero la continuidad de los números reales, nadie, yo no he visto ¿entendéis lo que quiero decir?, que los números reales son perfectamente continuos, están perfectamente ordenados; eso no tiene una representación física con la que nadie interactúe todos los…
Héctor Socas continúa la discusión sobre la presencia de números complejos en la realidad física, retomando un comentario previo de José Edelstein y planteando la paradoja de por qué no son directamente observables.
Habla: Héctor SocasSignificado #19números complejos en la realidad físicaobservabilidad de números reales en cuánticaparadoja de los números complejos escondidosprobabilidades reales según gastón giribet…del grupo. Así que si efectivamente interno sería el producto escalar. Así que una cosa que me vale para corregir esta conversación, claro, la otra cara de la moneda, José también lo planteaba: si aceptamos entonces como normal que los números complejos. están entre nosotros y que la realidad, la estructura de la realidad de alguna forma subyacente está hecha de números complejos si están entre nosotros, ¿por qué no los vemos? Como decía Le Luthier, ¿por qué se escuenden? ¿Por qué no se mostran? Porque al final, incluso en la cuántica, al final lo observable son números reales, las probabilidades son números reales, decía Gastón. Entonces es como que da la impresión, creo que era Francis el que lo decía, como que hay una capa Subyacente de engranajes internos que está fuera de nuestro alcance, fuera de nuestra capacidad de observar, que opera en engranajes complejos y que al final nos presenta a nosotros una pantalla de números reales. Y Einstein pensaba que había otra por debajo…
Héctor Socas y Gastón Giribet discuten la posibilidad de formular una física cuántica basada en números reales, contrastándola con el uso de números complejos.
Habla: Héctor SocasSignificado #11 · Palabras #16física cuántica basada en realescuántica real sosa aburrida feanúmeros complejos en física…con esas dos materias. Bueno, perdón por este... Yo diría teoría de grupos, pero será porque no sé suficiente relatividad. Teoría de grupos es una teoría de grupos, pero también tiene mucho de geometría y mucha relación con los números complejos también. Bueno, entonces la conclusión viene a ser algo así como que existe quizás formas de formular una cuántica real, pero es sosa, aburrida y fea. ¿La realidad será compleja o no será? Innecesariamente complicada, sí. ¿Ya los números son complejos o para hacerlo más complicado? Por ejemplo, no sé si lo sabéis, bueno, supongo que lo sabréis. Existen interpretaciones de la mecánica clásica y una de ellas es la interpretación que asume que los números en la mecánica no pueden ser reales, porque los números reales no existen. Los números reales no existen, ni siquiera los podemos calcular; entonces…
Francis Villatoro explica cómo la descripción de un qubit requiere números complejos, incluso cuando se intenta pasar a una mecánica cuántica real.
Habla: Francis VillatoroPalabras #3números complejos en teorías físicasdisociación mundo observable y números complejosqubit según héctor socasqubit descrito por números complejosmecánica cuántica real necesita qubits auxiliares…no sabía de esa formulación que ha dicho Francis; la buscaré, y me ha gustado el paralelismo con la computación, porque al fin y al cabo los números los hacemos con ordenadores, entonces acercarnos de esa forma, con esa formulación me ha parecido ingeniosa. Bueno, pues yo me doy por satisfecho. ¿Queda algo más que comentar?, alguna conclusión, alguna reflexión final. A mí, no sé, me sigue pareciendo intrigante el hecho de esa disociación entre el funcionamiento interno de la naturaleza, si asumimos que funciona como nuestras teorías, en la que los números complejos aparecen de forma tan natural, pero luego parece que en lo que nosotros observamos en el mundo observable no parecen estar presentes o al menos no de una forma identificable, no tanto como pi. Si queréis os menciono para acabar el tema de los qubits, un qubit. Por naturaleza está descrito por dos números reales que son dos ángulos en una esfera, la esfera de Blob; es decir, es un número complejo. Un qubit necesariamente tiene que tener una descripción con números complejos. Cuando yo paso a una mecánica cuántica real, el qubit lo tengo que convertir en dos qubits: un qubit al que llamo físico y un qubit al que llamo auxiliar, en inglés, ancillary. Es un qubit auxiliar. Claro, eso es muy fácil, ¿vale? Es sencillo, ¿no? Cada qubit lo convierto en dos. Pero, ¿qué pasa cuando tengo muchos qubits? Y cuando estoy aplicando un algoritmo cuántico sobre un grupo de qubits, yo que sea 8 qubits, en mecánica cuántica real tengo los 8…
Francis Villatoro explica una diferencia clave en cómo se manejan los qubits en algoritmos cuánticos cuando se utilizan números complejos versus cuando se intenta trabajar con mecánica cuántica real.
Habla: Francis VillatoroSignificado #15 · Palabras #7números complejos en algoritmos cuánticosqubits con números complejosparte real e imaginaria de cubicentrelazamiento información parte real imaginaria…que comentábamos en última instancia que era ese producto tensorial. Tengo que hacer un producto tensorial especial que equivale a esto, a ir etiquetando o desetiquetando esas parejitas de cubis para saber cuál ahora es el físico, cuál ahora es el auxiliar. porque en el algoritmo cuántico no se mantiene eternamente que lo que yo inicialmente puse como físico y inicialmente como auxiliar reales pase. Y eso no ocurre cuando trabajo con números complejos, porque con números complejos aplico directamente sobre el cubic, sobre su parte real e imaginaria y juego con ellas como si no hubiera ningún problema. es decir, es como si la información entre comillas que contiene la parte imaginaria y la información que contiene la parte real se pueden entrelazar, se pueden mezclar durante el Algoritmo y tengo que estar; es como el trilero que te mueve la bola entre los cubiletes. Tienes que estar constantemente pendiente de a dónde se ha ido la parte imaginaria, a dónde se ha ido la parte real y eso pues te complica mucho el desarrollo del…