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Daniel MarínJuan Carlos GilFrancis VillatoroHéctor SocasGastón Giribetcoherencia limitada en qubitsoperaciones cuánticas con 700 límites100 qubits ejecutan pocas operaciones20 millones de operaciones maravillagoogle replanteando computación cuánticasimulación sistemas cuánticos googleoperadores otoc piezas legosuperconductores baja temperatura otocoperadores otox interferómetro cuánticofotón qubit dos caminosqubit operaciones en caminosoperador en tiempo otocformalismo heisenberg función de onda estáticaecuación de rödinger función de onda en tiempooperador en tiempo controla otocfunción de onda estacionaria heisenbergobservable evoluciona en tiempo formalismosimulación otoc con qubitssimulación operador ottoc ordenador cuánticooperador ottoc clave simulaciones físicasgoogle operador multiple ventaja cuánticaGoogleoperadores OTOCFrancis VillatoroAutos 2OtocNatureHeisenbergRödingeroperador OTOXEinsteinMax PlanckGalileoOto2OTOKSycamoreOTOXVentaja CuánticaOtosSuperordenadorOTTOC
Operadores OTOC
Con
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Francis Villatoro explica cómo Google está replanteando su enfoque en la computación cuántica, centrándose en la simulación de sistemas cuánticos como una aplicación práctica.
…la ventaja en un problema práctico es muy difícil; es muy, muy difícil porque ahora mismo los ordenadores cuánticos tienen un volumen cuántico, es decir, el número de operaciones que pueden ejecutar sobre sus qubits, manteniendo la coherencia, es muy pequeño. Entonces yo puedo ejecutar, tengo muchos qubits pero puedo ejecutar muy pocas operaciones con ellos; entonces, chichinabo, no puedo ejecutar nada. Si yo con 300 qubits o con 100 qubits, con 100 qubits, si yo pudiera ejecutar 20 millones de operaciones, no va más, sería la maravilla; yo podría ejecutar ahí los que me diera la gana, pero es que puedo ejecutar 700 operaciones. Con 700 operaciones, con 100 qubits, puedo hacer muy poquitas cosas; puedo conectar uno, acoplar uno a dos o tres, dos o tres veces y se han acabado las operaciones. Ese es el problema que tenemos ahora mismo. Entonces, lo que se ha planteado Google es decir, bueno, vamos a replantearnos esto de manera inteligente. ¿Cuál es la manera inteligente? Un problema que seguro va a ser un problema nicho de aplicaciones y utilidad de los ordenadores cuánticos es la simulación de sistemas cuánticos. En la simulación de sistemas cuánticos, los simuladores, hay muchos simuladores, se han propuesto ciertas operaciones básicas como piezas de Lego básicas que cuando yo las voy pegando voy construyendo una simulación más complicada. Una de esas piezas básicas es lo que se llaman los operadores OTOC, los operadores, los correlacionadores o los correladores fuera de tiempo o con tiempo desordenado, desordenados en tiempo. Esto se propuso a finales de los 60, como en el 1967, 68, para simular superconductores de baja temperatura para entenderlos bien a nivel cuántico, ver sus propiedades y los OTOC se han usado desde entonces, imaginaros, infinidad de artículos que se han publicado sobre el tema. Claro, los OTOX son operadores que son continuos, básicamente la idea es un interferómetro, ¿vale? Yo tengo una; imaginaros un fotón, que no sé si era un qubit, se aproximará por un qubit, que puede ir por dos caminos, en cada uno de estos caminos yo aplico una operación sobre este qubit y después uno, los dos caminos de nuevo en un punto común. Esto es un interferómetro: separo y uno aquí separo, opero en cada camino y uno y opero al resultado. Bueno, pues este operador en tiempo es, por lo mismo explicado así, es un OTOC. El OTOC requiere pues que el operador de evolución, yo aplique el operador de evolución, se debe usar el formalismo de Heisenberg, en el que la función de onda es estática; recordaros que la ecuación de Rödinger, yo resuelvo la función de onda en tiempo, como evoluciona en tiempo y asumo que el observable, que el experimentador es estacionario, no tiene tiempo, tiene su propio tiempo, tiene su propio reloj, pero el tiempo es de la función de onda. En el formalismo de Heisenberg la función de onda es estacionaria, no se cambia y lo que yo cambio es los operadores; el observable evoluciona en tiempo. Es como una manera, un poco extraña y es equivalente; es perfecta, formalmente es equivalente. Pues aquí hago eso: cojo una función de onda estática, le aplico un operador en tiempo, le aplico una operación que es la operación que yo controlo y que hace que el OTOC haga una cosa o haga otra y aplico la evolución inversa y esa pieza es un OTOC. Bien, simular un OTOC con qubits, pues es como cuando simulamos un agujero de gusano con qubits. Lo que simulamos es un sistema discreto, análogo, cosa muy simplificada, ¿vale? Una cosa súper simplificada. Pero bueno, yo puedo simular un operador OTTOC en un ordenador cuántico. Esto no requiere muchos qubits y tampoco requiere muchas operaciones. Pues estamos hablando pues del orden de 10, 15 operaciones, eso es un operador OTTOC. Claro, un operador OTTOC es clave en muchas simulaciones de muchos sistemas físicos, cuánticos, usando ordenadores cuánticos, pero con un operador Otock no me muestra ventaja cuántica, entonces lo que se plantean los de Google es hacer lo que se llama un operador múltiple, un Otock múltiple o lo que sería en un interferómetro un doble camino. Yo separo el fotón por dos caminos, aplico la operación, los vuelvo a unir pero en lugar de aplicar la operación que viene después los vuelvo para atrás, hago que den una vuelta, una doble…
Significado #8 · Palabras #1
Francis Villatoro explica cómo Google está replanteando su enfoque en la computación cuántica, centrándose en la simulación de sistemas cuánticos como una aplicación práctica.
Habla: Francis VillatoroSignificado #8 · Palabras #1coherencia limitada en qubitsoperaciones cuánticas con 700 límites100 qubits ejecutan pocas operaciones20 millones de operaciones maravillagoogle replanteando computación cuánticasimulación sistemas cuánticos googleoperadores otoc piezas legosuperconductores baja temperatura otocoperadores otox interferómetro cuánticofotón qubit dos caminosqubit operaciones en caminosoperador en tiempo otocformalismo heisenberg función de onda estáticaecuación de rödinger función de onda en tiempooperador en tiempo controla otocfunción de onda estacionaria heisenbergobservable evoluciona en tiempo formalismosimulación otoc con qubitssimulación operador ottoc ordenador cuánticooperador ottoc clave simulaciones físicasgoogle operador multiple ventaja cuántica…la ventaja en un problema práctico es muy difícil; es muy, muy difícil porque ahora mismo los ordenadores cuánticos tienen un volumen cuántico, es decir, el número de operaciones que pueden ejecutar sobre sus qubits, manteniendo la coherencia, es muy pequeño. Entonces yo puedo ejecutar, tengo muchos qubits pero puedo ejecutar muy pocas operaciones con ellos; entonces, chichinabo, no puedo ejecutar nada. Si yo con 300 qubits o con 100 qubits, con 100 qubits, si yo pudiera ejecutar 20 millones de operaciones, no va más, sería la maravilla; yo podría ejecutar ahí los que me diera la gana, pero es que puedo ejecutar 700 operaciones. Con 700 operaciones, con 100 qubits, puedo hacer muy poquitas cosas; puedo conectar uno, acoplar uno a dos o tres, dos o tres veces y se han acabado las operaciones. Ese es el problema que tenemos ahora mismo. Entonces, lo que se ha planteado Google es decir, bueno, vamos a replantearnos esto de manera inteligente. ¿Cuál es la manera inteligente? Un problema que seguro va a ser un problema nicho de aplicaciones y utilidad de los ordenadores cuánticos es la simulación de sistemas cuánticos. En la simulación de sistemas cuánticos, los simuladores, hay muchos simuladores, se han propuesto ciertas operaciones básicas como piezas de Lego básicas que cuando yo las voy pegando voy construyendo una simulación más complicada. Una de esas piezas básicas es lo que se llaman los operadores OTOC, los operadores, los correlacionadores o los correladores fuera de tiempo o con tiempo desordenado, desordenados en tiempo. Esto se propuso a finales de los 60, como en el 1967, 68, para simular superconductores de baja temperatura para entenderlos bien a nivel cuántico, ver sus propiedades y los OTOC se han usado desde entonces, imaginaros, infinidad de artículos que se han publicado sobre el tema. Claro, los OTOX son operadores que son continuos, básicamente la idea es un interferómetro, ¿vale? Yo tengo una; imaginaros un fotón, que no sé si era un qubit, se aproximará por un qubit, que puede ir por dos caminos, en cada uno de estos caminos yo aplico una operación sobre este qubit y después uno, los dos caminos de nuevo en un punto común. Esto es un interferómetro: separo y uno aquí separo, opero en cada camino y uno y opero al resultado. Bueno, pues este operador en tiempo es, por lo mismo explicado así, es un OTOC. El OTOC requiere pues que el operador de evolución, yo aplique el operador de evolución, se debe usar el formalismo de Heisenberg, en el que la función de onda es estática; recordaros que la ecuación de Rödinger, yo resuelvo la función de onda en tiempo, como evoluciona en tiempo y asumo que el observable, que el experimentador es estacionario, no tiene tiempo, tiene su propio tiempo, tiene su propio reloj, pero el tiempo es de la función de onda. En el formalismo de Heisenberg la función de onda es estacionaria, no se cambia y lo que yo cambio es los operadores; el observable evoluciona en tiempo. Es como una manera, un poco extraña y es equivalente; es perfecta, formalmente es equivalente. Pues aquí hago eso: cojo una función de onda estática, le aplico un operador en tiempo, le aplico una operación que es la operación que yo controlo y que hace que el OTOC haga una cosa o haga otra y aplico la evolución inversa y esa pieza es un OTOC. Bien, simular un OTOC con qubits, pues es como cuando simulamos un agujero de gusano con qubits. Lo que simulamos es un sistema discreto, análogo, cosa muy simplificada, ¿vale? Una cosa súper simplificada. Pero bueno, yo puedo simular un operador OTTOC en un ordenador cuántico. Esto no requiere muchos qubits y tampoco requiere muchas operaciones. Pues estamos hablando pues del orden de 10, 15 operaciones, eso es un operador OTTOC. Claro, un operador OTTOC es clave en muchas simulaciones de muchos sistemas físicos, cuánticos, usando ordenadores cuánticos, pero con un operador Otock no me muestra ventaja cuántica, entonces lo que se plantean los de Google es hacer lo que se llama un operador múltiple, un Otock múltiple o lo que sería en un interferómetro un doble camino. Yo separo el fotón por dos caminos, aplico la operación, los vuelvo a unir pero en lugar de aplicar la operación que viene después los vuelvo para atrás, hago que den una vuelta, una doble…
Francis Villatoro explica cómo se puede repetir el operador OTOK varias veces, creando un Oto2, pero esto implica una complejidad significativamente mayor debido a la necesidad de cientos de operaciones cuánticas.
Habla: Francis VillatoroSignificado #5otok repetido k vecesoto2 complejidad operaciones cuánticassimulación sycamore puertas lógicasventaja cuántica simulacion sycamoresimulaciones clásicas operador otos dobleerrores enormes superordenador pocas horasotos normal simulación perfecta ordenador cuántico…los vuelvo para atrás, hago que den una vuelta, una doble vuelta en el interferómetro, hago que vuelvan para atrás, vuelven a recibir la operación B y vuelven; es decir, que es como un interferómetro doble en el que yo repitiera el interferómetro dos veces. Eso sería un Oto2, yo puedo hacer el OtoK, repetirlo K veces, tres veces, cinco veces, etc. Claro, el OTOK doble es bastante más complicado porque requiere muchas más puertas lógicas; requiere muchas más operaciones cuánticas; requiere cientos de operaciones cuánticas. Entonces, lo que han hecho es simular en su ordenador Sycamore, que es un ordenador que tiene más de 100 qubits, simular un OTOK doble que tiene unas 700 puertas lógicas lo que hay que ejecutar. Eso sí es algo que me da ventaja cuántica. Entonces lo que han hecho es simular este operador en ese ordenador. mostrar que con simulaciones clásicas en un superordenador, muy cortitas, de pocas horas, logro errores enormes en la aproximación de este operador. Primero compruebo que con el Otos normal la simulación es perfecta y clava el resultado que obtengo en el ordenador cuántico y ahora con el Otos doble no han logrado el Otos triple porque al ordenador no les cabe Estoy Confundido, Zincamor no era aquel con el que habían logrado la supuesta supremacía cuántica en el 2017; el que tenía 54 bits, pero uno falló. Sí, después hicieron un Zincamor de 76 y después hicieron otro con 105. Ah, es un escalamiento de ese. No sé si le…
Francis Villatoro explica cómo ha demostrado ventaja cuántica simulando un operador útil para futuras simulaciones de sistemas cuánticos, aunque actualmente solo puede simular un OTOC al cuadrado debido a limitaciones de capacidad.
Habla: Francis VillatoroSignificado #10 · Palabras #5simulación ottoc ordenador cuánticoottoc al cuadrado simulación clásicafrancis villatoro ventaja cuánticasimulaciones sistemas cuánticos otoc 2operador útil simulaciones futurasoperaciones cuánticas otocsimulación cuántica sistema cuánticoventaja cuántica útilsimular operador ventaja cuántica…logrado la supuesta supremacía cuántica en el 2017; el que tenía 54 bits, pero uno falló. Sí, después hicieron un Zincamor de 76 y después hicieron otro con 105. Ah, es un escalamiento de ese. No sé si le cambiaron de nombre, pero bueno, arquitectónicamente. Es prácticamente idéntico, es muy parecido, no recuerdo si aquí en ese artículo no le dan nombre al ordenador; hablan de él como si no tuviera nombre. Yo no me acuerdo qué nombre tenía, pero bueno, aquí lo que plantean es eso: simulo el operador OTTOC y lo implemento en el ordenador cuántico y veo que el resultado es clavado, es perfecto; y ahora implemento el OTTOC al cuadrado y lo simulo en el ordenador y veo que la simulación clásica no es capaz de simularlo. Es decir, demuestro ventaja cuántica en un operador que me va a ser útil para futuras simulaciones de sistemas cuánticos. Ahora mismo solo me cabe un otoc 2, no me cabe nada más, entonces no puedo simular nada; es una simulación con una chorrada, es simular un operador, pero es una pieza de puzzle que en un futuro, cuando yo pueda ejecutar 20 millones de operaciones cuánticas, podré ejecutar varios otoc seguidos y generar un sistema, una simulación cuántica de un sistema cuántico de interés entonces eso le llaman un camino hacia la utilidad de la ventaja cuántica hacia la ventaja cuántica útil porque sólo estoy simulando un operador una pieza que después usaré más Adelante, y esto es un tema que este artículo con toda seguridad va a aparecer publicado en Nature. Google no ha hecho ningún tipo de en su página web ni nada, no ha dicho nada. Publicaron el artículo en Archive como la chiste callando diciendo: esto va a…
Francis Villatoro explica cómo se pueden conectar múltiples operadores Autos 2 y Otoc para futuras simulaciones cuánticas, una vez que la capacidad de los ordenadores lo permita.
Habla: Francis VillatoroSignificado #1 · Palabras #2autos 2 conectando operadores cuánticosotoc 3 otoc 4 simulaciones futurasordenador aguanta cubits simulación cuánticadurabilidad de qubits necesariasimulaciones cuánticas con millones operacionesordenadores cuánticos pocos cubits chichinabo…Break y no las cuentan en otro sitio. Después, cuando se publica en Hechos nos dicen, ¿por qué no habláis de esto? Y digo, ah, es que ya hablamos de eso hace mucho tiempo. Ya se habló del tema. Entonces, lo que han hecho básicamente ha sido eso, implementar Este operador. Es un operador que la ventaja que tiene es que es el Autos 2, que lo que han hecho se Otoc 3, Otoc 4 y fácilmente se podrán acoplar varios Otoc cuando tengamos un ordenador que lo permita, ¿vale? Cuando tengamos un ordenador no necesitamos mucho más cubits, lo que necesitamos es un ordenador que aguante esos cubits el tiempo suficiente, ¿no? O sea, tenemos pocos microsegundos, necesitaríamos que aguantara esos cubits, yo qué sé, un segundo. Entonces yo podría hacer millones de operaciones, ¿vale? Lo necesitamos ahora y poder hacer muchas operaciones. haciendo pocas operaciones los ordenadores cuánticos por muchos cubis que tengan es chichinabo porque no hacen prácticamente nada. Entonces este es un artículo muy interesante en ese sentido. Muestran que este ordenador cuántico puede simular este operador y será el punto de partida para una futura ventaja cuántica que ellos le llaman práctica. Google no le llama útil, le llama práctica hacia la ventaja cuántica práctica; práctica se refiere a…