División de Ciencias Básicas e Ingeniería
Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Iztapalapa
30 y 31 de julio 2024
Las tecnologías cuánticas son el conjunto de aplicaciones tecnológicas cuyo funcionamiento depende de los fenómenos descritos por la física cuántica avanzada. Han revolucionado la forma en que nos comunicamos y procesamos la información en la época contemporánea y numerosos países alrededor del mundo han hecho fuertes inversiones económicas para investigación en ciencia básica y aplicada con el objetivo de explorar su potencial, incluyendo México, que recientemente se ha unido al proceso.
El propósito de este taller es impulsar el aprendizaje y colaboración entre las Ciencias Básicas y las Ingenierías alrededor de los ejes principales de las tecnologías cuánticas: Cómputo Cuántico, Simulación Cuántica, Sensores Cuánticos y Control Cuántico en las diferentes plataformas experimentales y desarrollos teóricos a nivel nacional.
Mini Cursos
Víctor M. Velázquez Aguilar (FC-UNAM)
Alejandro Kunold Bello (DCB-UAM-A)
Charlas
Karina Jiménez García (Cinvestav Querétaro)
José Mauricio López Romero (Cinvestav Querétaro)
Eduardo Gómez García (FC-UASLP)
Humberto Laguna Galindo (DQ-UAM-I)
Ricardo Méndez Fragoso (FC-UNAM)
Roberto León Montiel (ICN-UNAM)
Mesa Redonda
Jorge Bolaños Servín (DM-UAM-I)
Rodolfo Esquivel Olea (DQ-UAM-I)
José Mauricio López Romero (Cinvestav Querétaro)
Gilberto Espinosa Paredes (DIPH-UAM-I)
Eduardo Gómez García (FC-UASLP)
Comité Organizador
José Luis Hernández Pozos (DFis-UAM-I)
Norma Pilar Castellanos Abrego (DIE-UAM-I)
Miguel A. Bastarrachea-Magnani (DFis-UAM-I)
Sede
El evento se llevará a cabo en la Terraza del Edificio de Posgrado en la Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Iztapalapa.
Av. San Rafael Atlixco No. 186, Col. Vicentina Iztapalapa, 09340, México D.F.
La entrada es libre
Programa
Mini curso: Introducción a la cuántica avanzada. El enredamiento cuántico y sus aplicaciones tecnológicas
En este minicurso repasaremos brevemente las propiedades no clásicas de las partículas cuánticas. En un contexto histórico describiremos los experimentos básicos que nos permiten hablar de ondas y partículas de luz, para después describir una de las herramientas básicas de las tecnologías cuánticas: El enredamiento. Este minicurso es una ventana de primera intuición cuántica para apreciar e iniciarse a las tecnologías que hoy en día se perfilan como un futuro prometedor.
Karina Jiménez García
Tecnologías Cuánticas: Cómputo Cuántico, Ingeniería de Materiales, y Sensores Atómicos de Ultra-Alta Precisión
Gran parte de los avances tecnológicos que usamos día a día (electrónica moderna, sistemas de imagen para diagnóstico médico, telecomunicaciones, entre otros), se fundamentan en los principios de la Mecánica Cuántica. Las Tecnologías Cuánticas forman parte de nuestra vida cotidiana, y por ello es importante comprenderlas y prepararnos para tener la capacidad de crearlas. La Unidad Querétaro del Cinvestav cuenta con un Laboratorio dedicado al desarrollo de Tecnologías Cuánticas: un espacio para la investigación básica y desarrollo tecnológico con base en sistemas cuánticos que incluyen sistemas fotónicos, así como sistemas de átomos fríos y ultrafríos. Las líneas de investigación del Laboratorio de Tecnologías Cuánticas del Cinvestav incluyen: Óptica Cuántica, Sensores Cuánticos para Metrología de precisión así como Materia Fría y Ultrafría. En esta presentación daré una introducción a las Tecnologías Cuánticas, compartiré los logros y proyectos más recientes del Laboratorio, y daré especial énfasis al papel de las ingenierías en preparación para la inminente Segunda Revolución Cuántica! La presente plática está dirigida al público en general.
Eduardo Gómez García
Limitaciones y alternativas en gravímetros atómicos portátiles
La gravimetría atómica tiene actualmente precisión suficiente para muchas de sus aplicaciones de campo. El despliegue de dichos sensores requiere de encontrar soluciones ingeniosas que permitan su simplificación. Una miniaturización excesiva de los sensores termina bloqueando parte de los haces Raman de excitación. Encontramos que la difracción resultante genera corrimientos que terminan limitando la sensibilidad. Es posible eliminar los haces Raman por completo y sustituirlos con excitación con microondas. Esta metodología resulta en un sensor mucho más simple con sensibilidad todavía aceptable para aplicaciones de campo.
Alfred Barry U'Ren Cortés
No podrá asistir al evento.
Roberto León Montiel
Tecnologías cuánticas y clásicas asistidas por inteligencia artificial
Las herramientas proporcionadas por la óptica cuántica y la teoría de la información, junto con los avances experimentales en la preparación y manipulación de sistemas microscópicos, han abierto el camino hacia la llamada segunda revolución cuántica. Esta nueva etapa tecnológica anticipa cambios drásticos en la forma en que se desarrollarán, y usarán, nuevas herramientas capaces de resolver retos importantes en las áreas de las comunicaciones, la computación, la seguridad, la detección ultrasensible y la simulación de procesos físicos no-triviales. En esta charla presentaré algunos de los resultados de mi grupo de investigación relacionados con la caracterización “inteligente” de fuentes cuánticas multi-fotónicas, y su potencial en el desarrollo de nuevas técnicas de imagenología óptica cuántica de alta resolución. En particular, hablaremos sobre una cámara cuántica inteligente, desarrollada en colaboración con la Universidad Estatal de Luisiana (LSU), que nos permite super-resolver fuentes coherentes e incoherentes de luz. Además, describiré brevemente nuestro trabajo reciente, relacionado con el desarrollo de un dispositivo que permite identificar y reconstruir modos espaciales de luz utilizando inteligencia artificial.
Alejandro Kunold Bello
Mini curso: Introducción al cómputo cuántico
Los principales objetivos de este mini curso son entender el concepto de compuerta y algoritmo cuántico y con ellos implementar un algoritmo simple en Qiskit. En la primera parte hablaremos de la historia de la computación cuántica y aspectos generales. Veremos qué tipo de computadoras cuánticas hay hoy en día y qué posibles aplicaciones tienen. Definiremos los conceptos de algoritmo y compuerta cuántica. En la segunda parte trataremos temas más técnicos como la forma explícita de las compuertas cuánticas y el teorema de universalidad. En la última parte del mini curso explicaremos cómo instalar Qiskit. Usando este mismo paquete implementaremos un algoritmo simple como ejemplo. A continuación se presenta un plan del mini curso
1. Introducción
(a) Historia (15 min) y aplicaciones.
(b) Computadoras cuánticas. (30 min)
(c) Compuertas y algoritmos cuánticos. (10 min)
2. Compuertas cuánticas como transformaciones unitarias.
(a) Ecuación de Schrodinger. (5 min)
(b) Algunas compuertas cuánticas y sus representaciones como matrices y operadores. (45 min)
(c) Teorema de universalidad.
3. Implementación de algoritmos en Qiskit. (5 min)
(a) Instalación de Qiskit. (15 min)
(b) Implementación de un algoritmo simple. (45 min).
José Mauricio López Romero
Metrología Cuántica
El Sistema Internacional de unidades, SI, ha sido recientemente redefinido (2019) en términos de constantes de la naturaleza, algunas de ellas constantes fundantales. La definción de las unidades de masa, corriente eléctrica, longitud, temperatura y cantidad de sustancia, están definidas en terminos de las constantes fundamentales de Planck h, carga del electrón e, velocidad de la luz c, la constante de Boltzmann k, respectivamente, de tal manera que los valores numércos de dichas constantes resulten exactamente en h=6.626 070 15 J/s, e=1.602 176 634 C, c=299 792 458 m/s, k=1.380 649 x10^-23 J/K, NA=6.002 140 76x10^23 1/mol. La unidad de tiempo está definida en términos de una constante de la naturaleza, la separación energética de los dos niveles hiperfinos del estado base del átomo de Cesio-133, definiendo la frecuencia que separa dichos estados como Delta nu_hfs=9 192 631 770 Hz. En este curso se revisa como las tecnologías cuánticas tienen un papel estratégico en la materialización de las unidades base del SI. De hecho, al nuevo SI se le puede llamar el SI cuántico.
Ricardo Méndez Fragoso
A dónde nos están llevando las tecnologías cuánticas y como nos estamos preparando.
En esta presentación se proporcionará un contexto sobre las ventajas de realizar mediciones de muy alta precisión y las implicaciones que tienen las nuevas tecnologías cuánticas en el porvenir de los nuevos desarrollos tecnológicos. Así mismo, se enfatizará la utilización de propiedades cuánticas que poco a poco se encuentran cada vez más al alcance de la población y sus implicaciones. Se hablará sobre algunas iniciativas en las que varios grupos interdisciplinarios mexicanos han estado realizando para el desarrollo de tecnologías cuánticas como relojes atómicos, gravímetros, giróscopos, computadoras cuánticas, etc. Finalmente se presentará una propuesta de formación de recursos humanos que se necesitarán en los próximos años para el desarrollo y utilización de estas nuevas tecnologías.
Humberto Laguna Galindo
Correlaciones estadísticas en sistemas cuánticos
En esta plática se discute el formalismo de teoría de la información para abordar el problema de las correlaciones estadísticas en sistemas cuánticos, en los espacios de posición, momento y en un espacio fase cuántico (función de Wigner). La suma entrópica de posición y momento es una relación de incertidumbre similar al principio de incertidumbre de Heisenberg, se discuten algunas similitudes y diferencias. Se presenta además la entropía de Shannon de la función de Wigner, que es una generalización de la suma entrópica, y se discuten algunas de sus propiedades, entre ellas la posibilidad de utilizarla para medir la correlación entre las posiciones y los momentos de partículas descritas por la mecánica cuántica. Se ejemplifican algunos conceptos utilizando 2 y 3 osciladores acoplados (átomo de Moshinsky).