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Francis VillatoroHéctor SocasJosé EdelsteinGastón Giribetestados de mayorana y destrucción del estadotetrón lineal observación estados de mayoranapuntos cuánticos alteran estadosestados de mayorana en nanohilospuntos cuánticos extremos nanohiloconstrucción estados de mayorana medioestados majorana en nanohilosmodelos teóricos estados majoranadificultades construcción estados majoranacontactos punto cuántico nanohilonanohilo superconductor aluminiomicrómetros grosor nanohiloefecto túnel para contactospuntos cuánticos de área pequeñaestados de mayorana y nanohiloubicación estados de mayorana puntos cuánticosEstados de MayoranaFrancis VillatoroMicrosoftestado de MajoranaQubitEstados de Andréestado Majoranaletra HEstados de MajoranaNatureMaterial superconductorTétrón linealPuntos cuánticosHéctor SocasInAsgrados Kelvin
Puntos cuánticos extremos Nanohilo
Ep501: Asteroide; Computación Cuántica; Agujero Negro; Nubes Interestelares
27 de febrero de 20259 momentos
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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.
…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 porque yo diga que quiero que aparezcan. Fijaros que eso es muy diferente. Es decir, es muy diferente a lo que se pretendía hacer antes; que estaba apoyado por teoría. Ahora no tenemos un apoyo de teoría, lo que tenemos es hipótesis: si yo pongo unos contactos 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…
Significado #1 · Palabras #1
Francis Villatoro explica cómo Microsoft apostó por esta tecnología para construir qubits en 2010, basándose en un sistema que imita el comportamiento de un superconductor topológico de tipo P.
Habla: Francis VillatoroPalabras #15microsoft qubits tecnología superconductornanohilo arceniuro indio inasaluminio superconductor grado kelvinestados de mayorana nanohilo…como 60 nanómetros, consigo que, según los modelos teóricos, ese sistema se comporte de manera análoga al superconductor topológico de tipo P. Esto hizo que en 2008 se diera un salto de gigante porque ahora ya sí se podía fabricar fácilmente el laboratorio. Y eso hizo que en 2010 una gran compañía como Microsoft decidiera apostar por esta tecnología para construir qubits. Entonces, la idea es construir un pequeño nanohilo de un material semiconductor, en este caso es arceniuro de indio, InAs, sobre, en este caso es por debajo; cogen el nanohilo de arceniuro de indio y encima le ponen una pequeña cinta, una cosa delgadita, de aluminio. El aluminio es un superconductor, la temperatura crítica es del orden de un grado Kelvin. Todo esto funciona a milikelvins, o sea que a milikelvins no hay ningún tipo de duda de que el aluminio es un superconductor. En teoría, en los extremos de un nanohilo de ese tipo, que es una estructura, digamos, una heterostructura; tienes el hilito muy delgado del semiconductor y encima la pequeña cinta, es un material muy delgadito muy plano, con una pequeña cinta de aluminio. En teoría, en sus extremos aparecerían estados de mayorana. 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.…
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 #2 · Palabras #3estados 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…
Francis Villatoro explica cómo los estados en un nanohilo se encuentran en sus puntas y están entrelazados, lo que proporciona una mayor robustez frente a errores.
Habla: Francis VillatoroSignificado #3 · Palabras #10qubit deslocalizado en nanohilocuasi partícula como qubitprotección errores computación cuánticaestado del material como cubitestados entrelazados en nanohilorobustez estados mayorana puntas nanohilono localidad estados entrelazadosprobabilidad destrucción estados mayorana baja…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 protegido frente a errores porque no se degrada porque en un sitio tenga una interacción con algo, sino que es toda una zona, digamos, la que es el cubit. Si tienes un nanohilo, pues los estados están en las puntas del nanohilo, entonces algo que afecte a una punta no puede destruir el estado porque no afecta a la otra, porque el estado es las dos entrelazadas. Ese estado entrelazado es las dos puntas, o sea que hay una no localidad; entonces no una interacción local puede destruir el estado y es mucho más robusto. Por eso la probabilidad de que dos interacciones locales afecten de la misma manera a las dos puntas con eso se destruye el estado de Mayonara es mucho más baja que las probabilidades de los cubis habituales, que afectan directamente porque están muy localizados. Y por eso hay tanto interés en esta otra estrategia, y por eso se habla de la importancia de demostrar que uno está haciendo computación topológica, y que es lo que no está del todo claro: que realmente se hayan conseguido estos estados que demuestren esta…
Francis Villatoro explica cómo se pueden conectar estados de Majorana utilizando un material superconductor dispuesto en forma de letra 'H' entre dos nanohilos.
Habla: Francis VillatoroSignificado #11 · Palabras #5estados 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 estadosentrelazado estados cuánticos villatoronanohilos virtuales y ligadura no localcampos eléctricos magnéticos estados cuánticosmovimiento nanohilo virtual vuelta…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 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…
Francis Villatoro explica la alternativa utilizada en un artículo de Nature sobre estados de Majorana, donde los investigadores emplearon una estructura llamada 'tetrón' en lugar de nanohilos conectados por una letra H.
Habla: Francis VillatoroPalabras #16estructura tetrón en artículo natureestados de mayorana qubitcomputador mayorana y qubitscuatro modos cero mayorana…no lo dicen en ningún sitio no quieren que les llamen mentirosos porque si lo dicen es mentira eso es realmente la prueba definitiva de topología de comportamiento topológico sin eso todo lo que se diga es cero patatero es hablar por hablar esa es la prueba ¿Qué es lo más próximo a lo que han hecho estos investigadores en el artículo de Nature? En el artículo de Nature, en lugar de tomar dos nanohilos conectados con una letra H en medio, lo que han hecho es, esto se llama un tetrón, un tetrón porque tiene cuatro estados de mayorana Hay cuatro extremos de los dos nanohilos, tengo cuatro modos cero de tipo mayorana, pues con esos cuatro estados, esa letra H se comporta como un qubit Entonces para tener un qubit yo necesito cuatro estados de mayorana, ¿vale? En el supuesto ordenador este mayorana 1, que se supone supuestamente que tiene ocho qubits, tiene que haber 32 estados de mayorana Nadie ha observado nunca ninguno, ¿vale? Pero ellos dicen que tienen 32, por decir un número, y bueno, el CEO ha dicho que pronto tendrán millones, pero bueno, eso es; hablar por hablar es muy fácil. Bien, entonces, en lugar de poner esa estructura en letra…
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 #1 · Palabras #1estados de mayorana y destrucción del estadotetrón lineal observación estados de mayoranapuntos cuánticos alteran estadosestados de mayorana en nanohilospuntos cuánticos extremos nanohiloconstrucción estados de mayorana medioestados majorana en nanohilosmodelos teóricos estados majoranadificultades construcción estados majoranacontactos punto cuántico nanohilonanohilo superconductor aluminiomicrómetros grosor nanohiloefecto túnel para contactospuntos cuánticos de área pequeñaestados de mayorana y nanohiloubicación estados de mayorana puntos cuánticos…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 porque yo diga que quiero que aparezcan. Fijaros que eso es muy diferente. Es decir, es muy diferente a lo que se pretendía hacer antes; que estaba apoyado por teoría. Ahora no tenemos un apoyo de teoría, lo que tenemos es hipótesis: si yo pongo unos contactos 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…
Francis Villatoro explica cómo la alineación de los espines de dos estados de Andrés indica la posible existencia de un estado Majorana, diferenciándolo del comportamiento local típico de estos últimos.
Habla: Francis VillatoroPalabras #4estados andreez alineadospunto cuántico alargado mayoranascomportamiento local estados andreezespines estados de andreez…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…
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 VillatoroPalabras #12estados 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…
Francis Villatoro explica las ventajas de una configuración en forma de 'H' frente a otras configuraciones más complejas, destacando la facilidad para instrumentar y medir los extremos debido al espacio disponible.
Habla: Francis VillatoroPalabras #17configuración h facilidad instrumentaciónpuntos cuánticos medición extremosinstrumentación diferenciada extremos configuración cruz…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 le llamo Tetron en español, yo lo he españolizado. Es la configuración estándar. Hay otras maneras de hacer configuraciones que son configuraciones en cruz, pero son mucho más complicadas de instrumentar porque los extremos te aparecen muy cercanos, entonces no puedes distinguir; no puedes instrumentar de manera diferenciada cada extremo. La configuración en H tiene la ventaja de que te da espacio para poner ahí unos cuantos puntos cuánticos alrededor y poder aquello medirlo y hacer cositas. El artículo tiene unas figuras que, bueno, son convincentes; quiero decir, uno se cree que la figura es un resultado experimental y es un resultado que está bastante claro. Es decir, la transición entre tener los dos apuntando para arriba y los dos apuntando…