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Francis VillatoroHéctor SocasGastón Giribetordenadores cuánticos fotónicos auroratecnología de cubis fotónicosóptica lineal y mecánica cuánticafotón en óptica cuánticaFrancis VillatoroAuroraHéctor SocasNatureChinaDacastror84 modos estrechados12 qubitsrayos XChanadu
Tecnología de cubis fotónicos
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Tras discutir sobre conceptos espaciales y referencias literarias, Héctor Socas introduce un nuevo tema: los ordenadores cuánticos fotónicos Aurora, preguntando a Francis Villatoro sobre el tema.
…a nuestro espacio tridimensional luego de su viaje, pero con el corazón del lado derecho. Muy bueno, muy bueno. Tenía ideas interesantes H. G. Wells. Eso es lo bonito, yo creo, de la ciencia ficción: el poder plantear ideas originales. Sí, sí, muy bien. Vale, pues siguiente tema, ¿cuál es el siguiente tema? Ah sí, Francis, este ordenador cuántico fotónico Aurora, ¿no? Bueno, este paper sobre cómo debería ser un ordenador fotónico Sí, esto es un tema curioso, a veces es difícil de explicar ese tipo de tecnología es una tecnología, la tecnología de cubis fotónicos que ha tenido ciertos éxitos en una línea que es la línea de la óptica lineal, el hecho de poder, la mecánica cuántica es básicamente una teoría lineal, entonces si tú en óptica cuántica que utilizas fotones, en óptica cuántica el concepto de fotón no tiene nada que ver con la partícula, ¿vale? O sea, cuando hablamos de fotón en una fibra óptica, en una guía de ondas, microintegrada, en un circuito óptico en plan chip, que son los que se utilizan en este tipo de ordenadores, lo que se propaga no es un fotón; lo que se propaga es lo mismo que en un…
Significado #1 · Palabras #1
Tras discutir sobre conceptos espaciales y referencias literarias, Héctor Socas introduce un nuevo tema: los ordenadores cuánticos fotónicos Aurora, preguntando a Francis Villatoro sobre el tema.
Habla: Francis VillatoroSignificado #1 · Palabras #1ordenadores cuánticos fotónicos auroratecnología de cubis fotónicosóptica lineal y mecánica cuánticafotón en óptica cuántica…a nuestro espacio tridimensional luego de su viaje, pero con el corazón del lado derecho. Muy bueno, muy bueno. Tenía ideas interesantes H. G. Wells. Eso es lo bonito, yo creo, de la ciencia ficción: el poder plantear ideas originales. Sí, sí, muy bien. Vale, pues siguiente tema, ¿cuál es el siguiente tema? Ah sí, Francis, este ordenador cuántico fotónico Aurora, ¿no? Bueno, este paper sobre cómo debería ser un ordenador fotónico Sí, esto es un tema curioso, a veces es difícil de explicar ese tipo de tecnología es una tecnología, la tecnología de cubis fotónicos que ha tenido ciertos éxitos en una línea que es la línea de la óptica lineal, el hecho de poder, la mecánica cuántica es básicamente una teoría lineal, entonces si tú en óptica cuántica que utilizas fotones, en óptica cuántica el concepto de fotón no tiene nada que ver con la partícula, ¿vale? O sea, cuando hablamos de fotón en una fibra óptica, en una guía de ondas, microintegrada, en un circuito óptico en plan chip, que son los que se utilizan en este tipo de ordenadores, lo que se propaga no es un fotón; lo que se propaga es lo mismo que en un…
Francis Villatoro explica cómo se denominan los fotones ópticos como 'modos estrechados' o 'fotones estrechados', relacionándolo con el estado de superposición en posición y el momento lineal.
Habla: Francis VillatoroSignificado #19fotones ópticos modos estrechadosestado superposición posición fotonesrelación indeterminación posición momento lineal…pequeño; esto fue posterior a la supremacía que obtuvieron los chinos, pero obtuvo un pequeño ordenador que ellos pretendían que fuera escalable y que se pudiera extender con ocho estados de entrada. En estos casos, esta compañía utiliza una variante de los Fotones ópticos que se llaman los modos estrechados o los fotones estrechados. Como yo tengo los fotones en estado de superposición en posición, los fotones también tienen momento lineal. Y yo tengo la relación de indeterminación que relaciona la indeterminación en posición y la indeterminación en momento lineal, en velocidad. Los estados estrechados son estados en los que yo hago que la determinación o incertidumbre en posición y en velocidad en lugar de estar más o menos equilibradas, que es lo habitual en estado cuántico; cuando yo los genero más o menos está equilibrado. Yo los…
Francis Villatoro describe la apariencia física de un ordenador cuántico fotónico publicado en Nature, comparándolo con una serie de racks de ordenadores.
Habla: Francis VillatoroSignificado #11ordenador cuántico fotónico natureláseres generan 84 modos estrechadosfases necesarias para ordenador cuántico universaltecnología escalable de 12 qubits…lo puedes ver un poco más bonito, pero eso suelen ser cosas bastante, pero no, una empresa privada, entonces lo que nos ha presentado son cuatro muebles. Habéis visto los racks de ordenadores, cuando tengo que poner muchos ordenadores, pues pongo como un Mueble y pongo los ordenadores unos apilados, que son placas, básicamente las placas; no pongo las cajas, ni pongo teclado, ni pongo pantalla, sino que pongo así un rack de ordenadores. Bueno, pues han publicado la foto de cuatro racks de ordenadores de este ordenador cuántico fotónico. El primero está lleno de láseres, que son los que generan esos 84 modos estrechados, y después los otros tres implementan las diferentes fases que son necesarias para ejecutar este ordenador cuántico universal de 12 qubits; es que su tecnología es escalable y te dicen, y Esto la gente se ha vuelto loca, pero escalable. Pero ¿qué maravilla? Es que lo pone el artículo: el artículo pone: bueno, esto cuando queramos lo escalamos hasta 100 qubits sin ningún problema, ¿vale? Es como nos podemos escalar a 1,1. O sea, de 12 pasar a…
Francis Villatoro explica las limitaciones de la computación cuántica con fotones ópticos, destacando el problema significativo de las pérdidas en esta tecnología.
Habla: Francis VillatoroSignificado #5 · Palabras #4computación cuántica con fotones ópticospérdidas en tecnología de fotonesguía óptica transparente y fotón ópticofrancis villatoro explica pérdidas…trabajamos con unos cientos de millones de modos estrechados. Se ha trabajado solo con 84. Hay que trabajar con cientos de millones. Y eso en módulos, en racks, significa unas decenas de miles de racks; los cuatro, y imagina, hay que poner decenas de miles. Pero es que resulta que esto también es un prototipo, porque el gran problema que tiene esta tecnología, la gran problema que tiene la tecnología de computación cuántica con fotones, con fotones ópticos, incluso con los estrechados, es el problema de las pérdidas; las pérdidas son enormes. He dicho antes que el fotón óptico es más grande que la guía, es decir, el fotón óptico está pasando por un material, guiado por una cosa óptica transparente, pero está cubriendo una región muy grande. Las pérdidas son enormes, pero pérdidas absolutamente terribles. Por fortuna, estos chips son muy cortitos; son muy pequeñitos; son micrométricos; son chips muy pequeños, entonces la distancia que recorre el fotón mientras opera, pues es muy cortita y más o menos aguanta lo mínimo, lo mínimo que pueda aguantar, pero…
Francis Villatoro interrumpe su explicación sobre un artículo publicado en Nature relativo a un ordenador cuántico fotónico de Chanadu, disculpándose por perder el hilo y retomando la discusión sobre las pérdidas inherentes a esta tecnología.
Habla: Francis VillatoroPalabras #14fotones ópticos estrechados chanadupérdidas inherentes tecnología fotónicaoperaciones generan pérdidas fotónicaslectura de datos genera pérdidas…está escrito sobre el negro sobre el blanco entonces y lo que está dicho es que lo podemos escalar y podemos llegar hasta 100 qubits y van a ser qubits robustos y van a ser maravillosos entonces ya os digo esto no se lo cree nadie, no se lo creen ni ellos. O sea, no tiene mucho sentido; entonces, os comentaba, ya se me ha ido un poco el hilo. Perdona, intento recuperar lo que estaba comentando: este tipo de tecnología, el gran problema que tiene son las pérdidas. Las pérdidas, todos los procesos, es un proceso complicado; la generación de estos fotones ópticos estrechados, estos modos estrechados, el operar, cada operación que hago sobre uno de ellos también genera pérdidas; la lectura de los datos genera pérdidas, todo genera pérdidas y las pérdidas dicen: bueno, son pérdidas, el 95% se pierde. Entonces han tenido que repetir el experimento, claro, lo bueno es que es óptico y es muy rápido, yo con un láser genero una cantidad de fotones increíbles en poco tiempo Dicen, hemos hecho el experimento 86 millones de veces en dos horas, para que unas pocas…
Francis Villatoro explica las ventajas de los ordenadores cuánticos fotónicos basados en óptica lineal, destacando que operan a temperatura ambiente, a diferencia de los ordenadores superconductores que requieren temperaturas extremadamente bajas.
Habla: Francis VillatoroSignificado #6ordenadores cuánticos fotónicos líneatemperatura ambiente ordenadores cuánticoscriogenia superconductores milikelvingeneración de fotones estrechados temperatura…eso y, por supuesto, la empresa afirma que eso va a ser una trivialidad; es un empeño previamente técnico. Hemos avanzado muchísimo en los últimos cinco años y seguro que vamos a seguir avanzando muchísimo en los siguientes lustros y décadas y lo lograremos. Entonces, bueno, es un tema muy interesante porque ya no es en ordenadores cuánticos fotónicos que usan óptica lineal y que tienen muchas ventajas; por ejemplo, aquí esto va a temperatura ambiente. Esto no son ordenadores superconductores en los que tengo que trabajar todo en criogenia, a pocos milikelvin, no, esto va a temperatura ambiente, bueno, casi todo; casi todo, obviamente la generación de los fotones estrechados pues conviene hacerla a la menor temperatura posible y la detección fotón a fotón, los detectores, también conviene que estén enfriados, ¿vale? O sea que tengo que meter criogenia, ¿vale? Pero bueno, no es una criogenia de Emil y Kelvin, con trabajar al helio líquido ya es suficiente ¿vale? Tanto en detección aquí lo destacan en la parte de detección los detectores son criogénicos, pero ya hay investigaciones de otros equipos que hablan de…
Francis Villatoro argumenta que la tecnología de ordenadores cuánticos fotónicos, inicialmente limitada a problemas específicos como el muestreo gaussiano de bosones, merece atención continua.
Habla: Francis VillatoroSignificado #18 · Palabras #9ordenadores cuánticos fotónicosfrancis villatoro tecnología cuánticafotones simulando qubitsestados definidos en 2021guías para fotones binariosentrelazamiento en posición de fotón…de 100 operaciones. Quiero tener un volumen cuántico; incluso si quiero hacer algo útil, lo mismo necesito varios miles de operaciones. Necesito poder operar en una longitud mucho más grande y es un tema que habrá que controlar a ver qué pasa en el futuro. Pero bueno, es una tecnología que no debemos de perder de vista, que mucha gente no le valoraba, no le daba el suficiente valor porque era una tecnología que solo se aplicaba al muestreo gaussiano de bosones, que es un problema muy concreto y como muy restringido, pero que ahora no. La clave para utilizar la universalidad con este tipo de tecnología son unos estados que se definieron en el año 2021, que son unos estados en los que yo puedo simular un qubit utilizando los fotones que van por dos guías, básicamente una especie de combinación: como si una guía en posición, son guías y el entrelazamiento no es en posición, es en posición, o sea, estados en los que el fotón o va por una guía o va por la otra y planteo que uno es un 1 y uno es un 0 y los combino de manera adecuada y estos estados que son estados. De Gottesman, Kitáez, Preskill; Preskill es el famoso de los ordenadores cuánticos, muy, muy famoso de la Universidad de California y lo propusieron en 2021 y claro, El estado GKP ideal del artículo teórico que se publicó en PRL, en Physical Review Letters,…
Francis Villatoro comenta sobre la tecnología fotónica integrada utilizada en computación cuántica, destacando su naturaleza estándar pero exagerada, similar a lo observado en otras compañías.
Habla: Francis VillatoroSignificado #2 · Palabras #5ordenadores cuánticos fotónicosescalabilidad qubits tecnología inviablebillones de racks requeridosfotones no gastan electricidad13 kilómetros fibra ópticafotónica integrada en computación cuánticatecnología estándar compañíaspublicación nature computación cuánticainvestigación fotónica chinaempresas chinas computación cuánticaescalabilidad tecnología cubisavances computación cuántica…promete conseguir engañar a inversores para que les dé mucho dinero y haya muchas mejoras, o sea, mejoras va a haberlas seguro, con toda seguridad en la próxima década y lo que no sabemos es si van a lograr ordenadores con un tamaño razonable, porque como Está ahora mismo la tecnología, es una tecnología escalable que para lograr mil qubits es absolutamente inviable; es inimaginable. La tecnología actual se requieren billones de racks, una cosa absolutamente imposible de concebir. Solo el gasto electrónico, pues esto parece que son fotones que no gastan electricidad. Sí, el número de vatios que se consume por operación es ridículo; sí, sí, es verdad, pero mantener esos racks vivos y toda la microelectrónica, esto tiene, esto que son cuatro racks, eran, no me acuerdo cuánto eran; no sé cuántos kilómetros, como 13 kilómetros de fibra óptica, lo que está metido en medio; o sea, son cosas absolutamente bárbaras. Entonces, por un lado, es tecnología convencional de fotónica integrada, o sea, todo es como muy estándar, pero por otro lado, todo está exagerado; pero es lo que pasa con las compañías. Y ya os digo, a mí me ha resultado muy interesante, no solo porque se publique en Nature, sino porque no habíamos hablado en otras ocasiones de este tipo de tecnología fotónica en computación cuántica y es una tecnología que poco a poco se está reivindicando. Hay grupos chinos, empresas chinas también, pero grupos también de investigación chino muy potentes en esta área y va a haber nuevos artículos y nuevos avances. Pero claro, esa escalabilidad que leemos en los blogs y en varios medios que se han hecho ecos de notas de prensa de la compañía que hablan de que esto es la tecnología escalable del futuro, tecnología de cubis robustos, escalables, con todas las maravillas que uno puede maravillarse en computación cuántica, entonces todo eso hay que cogerlo con super entre comillas, ¿vale? Eso es promoción de una compañía, ¿vale? Las compañías siempre dicen que lo que ellos hacen es el no va más y han resuelto todos los problemas. Esto ahora mismo empezar a eliminar de cada uno de los elementos de toda la tecnología son muchos equipos por…
Héctor Socas introduce una pregunta de un oyente llamado Dacastror sobre el estado actual de la fotónica y su potencial para reemplazar los chips electrónicos.
Habla: Héctor SocasPalabras #10fotónica reemplazando chips electrónicosimplementación de fotónica en satéliteschips súper pequeñitos dacastrorordenadores fotónicos vs microelectrónicosmicroelectrónica para necesidades actualesseñales ópticas en el trabajo de francis villatoroaplicaciones de la fotónica electromagnética…sección nos recuerda a Xiao Fernández, nuestro joven oyente que llevaremos siempre al corazón. Bueno, hay varias preguntas que nos deja aquí la gente. Podemos empezar, si quieres Francis, por una que está bastante relacionada con esto que acabas de contar. pregunta Dacastror, no sé cómo se pronuncia, cómo quiere que pronunciemos, dice me encantaría que hablaran del estado actual de la fotónica, que es justo con lo que te quedaste al final, que estabas diciendo que estas tecnologías fotónicas pues empiezan a ser prometedoras. Bueno, a ver, fotónica para reemplazar los chips electrónicos. Había una empresa allí que justamente la charla que dieron era de implementación de fotónica en satélites, presentaban que podían ser unos chips súper pequeñitos. Sí, la pregunta es, me encantaría comentar el estado actual de la fotónica para reemplazar chips basados en electrónica. Bueno, A ver, son dos cosas distintas. En principio, claro, supongo que la idea subyacente de la pregunta es: ¿habrá algún día ordenadores fotónicos en lugar de ordenadores microelectrónicos? Y la respuesta es que probablemente no, ¿vale? No, no. O sea, para lo que queremos, ordenadores microelectrónicos, la microelectrónica funciona de escándalo; no necesitamos fotónica para nada. La fotónica lo que pasa es que tiene su nicho de aplicación; hay muchas aplicaciones en las que yo trabajo con señales ópticas. La fotónica es súper relevante e importantísima donde yo manejo señales ópticas, manejo dispositivos de microondas o de radio o de rayos X o de... donde yo necesite manejar señales electromagnéticas; lo ideal es la computación completamente electromagnética, completamente óptica. Entonces, porque las técnicas habituales de optoelectrónica en las que yo recibo la señal óptica, la transduzo, hago una transducción a electrónica, proceso electrónicamente la señal y la regenero con un fotodiodo, con un láser, regenero la señal, claro,…
Francis Villatoro explica por qué no tiene sentido reemplazar la microelectrónica con tecnología fotónica en ordenadores personales, aunque esta última sea relevante en otras áreas como satélites y comunicaciones móviles.
Habla: Francis VillatoroPalabras #3fotónica en satélitescomunicaciones móviles fotónicasmicroelectrónica robustez y toleranciafrancis villatoro microelectrónicafotónica lineal más prácticamateriales cómodos fotónica no linealintensidades altas roturas materiales…en mente que es, ¿mi PC algún día va a ser un PC fotónico? No. Eso, olvídalo, pero no tiene sentido; no tiene sentido, no hay ventajas, ninguna ventaja esperable, ni siquiera en un mundo de jauja imaginario, para sustituir lo que funciona perfectamente en Microelectrónica, cuando estamos trabajando con chorros ahora mismo de fotones, de miles de, perdón, de chorros de electrones, o así partículas de tipo electrón, de miles de electrones, sustituir, reemplazar eso con la misma robustez y tolerancia a fallos, etc. Con fotones no tiene sentido. La fotónica es muy relevante en tecnologías para satélites, en tecnologías de comunicaciones de todo tipo, en móviles; hacer ciertas cosas puramente de manera fotónica. Tiene sus ventajas y se está trabajando muchísimo en fotónica integrada, en fotónica a todas las escalas. Esto es un campo realmente enorme. Yo no soy experto, yo he tenido siempre mucho interés en la parte de óptica no lineal y la parte de aplicaciones en la fotónica no lineal; pero prácticamente casi todo lo que está en el mercado y que es útil y práctico es lineal, porque tecnológicamente es mucho más fácil. Los materiales son mucho más cómodos; la no linealidad requiere subir las intensidades, con lo que aparecen roturas, defectos, aparecen muchos problemas. La tecnología lineal va con intensidades mucho más bajas y se hace todo mucho mejor. Pero eso, se está trabajando mucho, pero que olvidemos el Tema de eso que parece dicho muchas veces, ¿no? Y en divulgación, ¿no? Algún día habrá ordenadores que funcionen todo completamente óptico, porque serán más rápidos. ¿Más rápido? No, no serán más rápidos. Es que van a haber fotones trabajando a lo que sea la…
Héctor Socas plantea la posibilidad de una ventaja en el procesamiento de señales a través de la fotónica, asumiendo un escenario ideal donde esta tecnología sea práctica.
Habla: Héctor SocasPalabras #16procesamiento de señales fotónicaconsumo limita procesamiento señalestecnología fotónica ideal…creo que lo que dijiste de que no hay ninguna ventaja así en un mundo ideal en el que sí se pudiera, yo entiendo que tendríamos la ventaja de que el consumo sería radicalmente más bajo si pudiéramos en la práctica fabricar esos chips y eso nos permitiría. O sea, rapidez en el sentido no de la propagación de las señales, sino de procesamiento. Que al final estamos limitados por consumo. Entonces, ahí supongo yo que en ese mundo ideal en el que se pudiera trabajar de forma práctica con esa tecnología, sí que habría una ventaja, ¿no? El gran problema que tenemos aquí es el tema de Las pérdidas. O sea, cuando tú propagas fotones en un material, propagar electrones es mucho más fácil porque los electrones en el material se propagan; yo siempre pongo el ejemplo de la ola mexicana en el tag de fútbol, pero básicamente con esa idea. Es…