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Francis VillatoroHéctor SocasJosé EdelsteinGastón Giribetentrelazado estados cuánticosbraiding simula cuerdasmovimiento estado derecho inferiorintercambio extremos del braidingFrancis VillatoroMicrosoftNatureEstados de MajoranaEstados de AndreevNanohiloBraidingEstados de MayoranaMaterial superconductorestado de MajoranaEstados de Andréestado MajoranaTétrón linealPuntos cuánticosSpinEstados de AndrésCampos magnéticosletra HHéctor Socas
Puntos cuánticos braiding Estados
Ep501: Asteroide; Computación Cuántica; Agujero Negro; Nubes Interestelares
27 de febrero de 20257 momentos
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Francis Villatoro describe un paso adicional en el proceso de entrelazado de estados cuánticos, moviendo un estado derecho inferior para replicar un movimiento previo y completar el 'braiding'. Explica que este proceso simula el entrelazamiento de dos cuerdas.
…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…
Significado #1 · Palabras #1
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 #3estados energía cero estructura unidimensionalspines estados ligados villatorocomputación cuántica topológica estadosestados ligados en hilo computación cuánticaoperadores cuánticos para estados ligadoscampos magnéticos y eléctricos estados…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…
Francis Villatoro explica cómo, tras la destrucción de los Estados de Mayorana al aplicar contactos en los extremos de un hilo, investigadores de Microsoft y otros grupos optaron por utilizar puntos cuánticos para evitar este problema.
Habla: Francis VillatoroSignificado #12 · Palabras #7estados mayorana destrucción contacto hilopuntos cuánticos control nanohilo microsoftefecto túnel transferencia estados punto cuánticoprimeras señales estados mayorana masa cero…Entonces, eso se instrumentó en laboratorio; se le puso contacto en los extremos; se vio que al poner un contacto en el extremo se destruían estos estados, no aparecían. Eso generó ciertas dudas, entonces se decidió, fue una opción que tomaron los investigadores de Microsoft, pero también otros investigadores en otros grupos más pequeños, en usar puntos cuánticos. Yo cojo un punto cuántico y el hilito no lo toco, no toco el extremo, porque antes lo que se hacía era poner un contacto en el extremo Al poner un contacto en el extremo destruyo el estado, pero si yo el hilito, pongo una pequeña distancia a la que no hay nada y pongo un punto cuántico, por efecto túnel hay transferencia de estados entre el punto cuántico, que es el que voy a utilizar para controlar y para medir ese nanohilo y el estado que se supone que está en el extremito. Al poner esos contactos se observaron las primeras señales aparentemente de estados de mayorana de masa cero. Aquí hay un problema importante. Hemos dicho estados de mayorana de masa cero. ¿Cuáles son los estados de masa no cero más próximos? Eso se llaman estados de Andréf. Los estados de Andréf no son topológicos. La topología, es decir, que este material, que 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 #19 · Palabras #20estados cuánticos computación cuánticaátomo spin computación tradicionalinteracciones ambientales degradan estados cuánticosruido destruye estados cuánticos…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…
Francis Villatoro explica cómo se manipulan los nanohilos para realizar un 'braiding' o entrelazado de estados de Majorana.
Habla: Francis VillatoroSignificado #4 · Palabras #2estados majorana y estados andreevdistinción topológica estados majoranabraiding como señal característicaobservación braiding en nanohiloestados de mayorana conectadosmaterial superconductor forma letra hnanohilos y estados de mayoranabraiding con material superconductorentrelazado estados de majoranananohilos superconductor letra hbraiding intercambio nanohilo arriba abajoestados majorana en nanohiloscampo magnético longitudinal nanohiloefecto túnel campos eléctricospuntos cuánticos braiding estados…nuevo artículo que confía en que el nuevo jefe del equipo que trabaja en esto Chita Nayak, que vaya por buen camino. Entonces nos encontramos con que es muy difícil distinguir estos estados de Majorana, estos modos cero de Majorana, de los estados de Andreev. ¿Cómo se pueden distinguir? Pues si unos estados son topológicos y los otros son no topológicos, se pueden distinguir topológicamente. O sea, la señal característica que dirá, ya sí, ya lo hemos visto, hemos observado los estados de Majorana en un nanohilo será observar un comportamiento topológico. Por desgracia eso no es nada trivial, es extremadamente difícil. El comportamiento topológico que esperamos encontrar es lo que se llama el braiding, lo que se llama el trenzado de. los estados Si yo tengo dos nanohilos, en los extremos de un nanohilo tengo dos estados de mayorana conectados, en el otro nanohilo tengo dos estados de mayorana conectados Si yo ahora en mitad de ese nanohilo pongo un material superconductor, el mismo material superconductor que forme, digamos, no dos cintas, sino una letra H Imaginaros una letra H en la que en mitad del nanohilo tengo material superconductor que conecta y los dos palitos del H En los extremos el nanohilo va en los palos largos del H Y tengo los estados de mayorana en los extremos del nanohilo Bien, pues para hacer el braiding lo ¿Qué yo tengo que hacer es un estado de uno de los extremos por situarnos? No vamos a poner el nanohilo en la H, la letra H puesta en horizontal y tengo en el nanohilo de arriba, izquierda, derecha y en el nanohilo de abajo, izquierda, derecha. Entonces el braiding consiste en intercambiar los derechas de arriba a abajo. Pero ¿cómo lo hago? Pues para hacer eso tengo que mover, eso se puede hacer con campos eléctricos y magnéticos. Estos nanohilos funcionan aplicando un campo magnético longitudinal a lo largo de la dirección del nanohilo y yo actúo sobre el nanohilo utilizando una serie de contactos que son con puntos cuánticos y mediante efecto túnel con campos eléctricos y con campos magnéticos transversales, tanto en dirección 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…
Francis Villatoro describe un paso adicional en el proceso de entrelazado de estados cuánticos, moviendo un estado derecho inferior para replicar un movimiento previo y completar el 'braiding'. Explica que este proceso simula el entrelazamiento de dos cuerdas.
Habla: Francis VillatoroSignificado #1 · Palabras #1entrelazado estados cuánticosbraiding simula cuerdasmovimiento estado derecho inferiorintercambio extremos del braiding…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 solución para evitar la destrucción de estados cuánticos al construir estados de Majorana en medio de un nanohilo con puntos cuánticos en los extremos.
Habla: Francis VillatoroSignificado #13 · Palabras #5estados de mayorana y destrucción del estadotetrón lineal observación estados de mayoranapuntos cuánticos alteran estadosestados de mayorana en nanohilospuntos cuánticos extremos nanohiloconstrucción estados de mayorana medio…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 poner un extremo, y otro punto, aquí pongo el otro extremo, pero el nanohilo es más largo Eso, teóricamente, es muy difícil de hacer. La teoría, lo que nos dicen los modelos teóricos, es que los estados están en los extremos del nanohilo. Tú los puedes mover y colocar ahí. Pero la teoría no nos dice que de manera espontánea aparezcan estados ahí…
Francis Villatoro describe cómo coloca contactos mediante efecto túnel y utiliza tres puntos cuánticos de diferentes áreas para controlar la ubicación de los extremos de un estado de Majorana.
Habla: Francis VillatoroSignificado #7 · Palabras #6efecto túnel para contactospuntos cuánticos de área pequeñaestados de mayorana y nanohiloubicación estados de mayorana puntos cuánticosestados de andrés en la evidenciacontrol ubicación estados de majoranapuntos cuánticos y estados de majoranaestados andreez alineadospunto cuántico alargado mayoranascomportamiento local estados andreezespines estados de andreez…de tipo punto cuántico en dos puntos cualquiera del nanohilo muy largo, el nanohilo tiene como 3,5 micrómetros; el grosor de la parte de aluminio del superconductor son 60 nanómetros y el grosor de la parte del nanohilo son de orden de 3, 4 nanómetros. Entonces, yo pongo esos contactos por efecto túnel; me van a explorar, pongo básicamente tres puntos cuánticos: un punto cuántico pequeño, de área pequeña, un punto cuántico de área larga y un punto cuántico de área pequeña. Y digo, estos están cercanos, sin tocar al nanohilo ni tampoco 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 digo es, si los espines de esos estados están apuntando ambos en la misma dirección, eso es un indicio de que tengo un estado que va más allá de lo que es el comportamiento local de los estados de Andreez porque los estados de André son locales. El estado de André en un extremo ficticio, claro que estamos en un punto del nanohilo poniendo un extremo ficticio y aquí ponemos otro extremo ficticio que en otro estado. En principio en los estados de André uno podía estar para arriba y otro para abajo. Entonces, si fueran de mayorana ambos estarían para arriba o ambos estarían para abajo. Entonces, lo que se ha hecho aquí es con campos magnéticos de manera muy rápida en escalas de microsegundos cambiar las polaridades de esos estados y lo que se observa en…