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Materiales para la Computación del Futuro: De la Física Cuántica a la Inteligencia Artificial

Computación Cuántica: Realidad y Hype.

Electrones y fotones en el mundo 2D

Materiales para la Computación del Futuro: De la Física Cuántica a la Inteligencia Artificial

Juan Gabriel Ramírez Rojas

Cesar Neyit Galindo-Martinez

Daniel G. Suárez-Forero

Juan Gabriel Ramírez Rojas

Materiales para la Computación del Futuro: De la Física Cuántica a la Inteligencia Artificial

El Visitante Interestelar “3I/ATLAS”, de la Realidad al Mito

Alberto Quijano Vodniza

Juan Gabriel Ramírez Rojas

Materiales para la Computación del Futuro: De la Física Cuántica a la Inteligencia Artificial

Premio Nobel en Física 2025: Del tunelamiento cuántico macroscópico a los qubits superconductores

Midiendo el espacio-tiempo con relojes de redes ópticas (OLC)

Diseño de nuevos materiales con propiedades espintrónicas: semiconductores ferromagnéticos cerámicos

Juan Gabriel Ramírez Rojas

Ángela María Guzmán Hernández

Leandro Tosi

Jairo Roa Rojas

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En el umbral de una nueva era tecnológica, la computación convencional se enfrenta a límites fundamentales en eficiencia energética y capacidad de procesamiento, impulsados por la creciente demanda de la inteligencia artificial y el manejo de sistemas complejos. La respuesta a estos desafíos yace en el mundo cuántico y en la compleja interacción entre sus componentes. Esta charla explorará la frontera de la ciencia de materiales, donde las propiedades cuánticas son el pilar de la próxima revolución computacional. Discutiremos cómo los "materiales cuánticos"—desde superconductores hasta óxidos con transiciones de fase— son la base para el desarrollo de dos campos transformadores: la computación cuántica, abordando el reto de la decoherencia para crear ordenadores capaces de resolver problemas hoy intratables; y la computación neuromórfica, que se inspira en la eficiencia del cerebro humano para procesar información de forma complletamente análoga (no digital), prometiendo sistemas de inteligencia artificial con un consumo energético drásticamente menor. Finalmente, conectaremos estos dos mundos para presentar una visión unificada: el futuro de la computación se está forjando a nanoescala, y el dominio de los materiales cuánticos es la clave para desbloquear un poder de cómputo que transformará la ciencia, la industria y la sociedad.

Ángela María Guzmán

PhD en Física de la Universidad Ludwig Maximilian, Alemania. Hon. Dr. Ed. de la Universidad Pedagógica Kachatur Abobyan, Armenia. M.Sc. en Energías Renovables (IMF). Profesora Emérita de la Universidad Nacional de Colombia, Fellow de OPTICA, Secretaria General (anterior) de la Comisión Internacional de Óptica. Coordinadora del Taller de ALOP de la UNESCO en Latinoamérica Oficial científico (anterior) de la Oficina Regional para Latinoamérica y el Caribe del Consejo Internacional de Ciencia. Miembro Honorario de la Sociedad Red Colombiana de Óptica. Vicepresidenta de la Red Colombiana de Mujeres Científicas. Miembro de Número de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Presidenta de la Asociación Colombiana de Ciencias Físicas (ACOLFISICA)

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Leandro Tosi

Es un físico argentino, investigador adjunto del CONICET y docente del Instituto Balseiro. Obtuvo la Licenciatura en Física del Instituto Balseiro en 2009. Hizo su un doctorado teórico-experimental en el Grupo de Bajas Te mperaturas del Centro Atómico Bariloche donde logró medir el efecto Hall cuántico a 16T y 50mK en gases bidimensionales de electrones. Entre 2015 y 2019, Leandro hizo dos postdocs en Francia, el primero en Orsay dedicado al desarrollo de un electrómetro operando a radiofrecuencias para aplicaciones en astrofísica y el segundo en el Grupo Quantronics dedicado al estudio de circuitos cuánticos híbridos superconductor/semiconductor. En diciembre de 2019 regresó a Argentina y entró a CONICET como investigador en la Gerencia de Física del Centro Atómico Bariloche donde fundó el Grupo de Circuitos Cuánticos Bariloche. Desde 2022 es también un Humboldt Fellow. ------------------------------- 🔗 https://www.linkedin.com/in/leandro-tosi/ 🔗 https://www.linkedin.com/company/grupo-circuitos-cuanticos/

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Daniel G. Suárez-Forero

Daniel Suárez es profesor de la Universidad de Maryland Condado de Baltimore (USA), donde dirige el Grupo de Óptica Cuántica de Materiales Correlacionados. Realizó su pregrado y maestría en Física en la Universidad Nacional de Colombia, graduándose en los años 2014 y 2016, respectivamente. Luego se vinculó al Consejo Nacional de Investigación de Italia (CNR), donde realizó sus estudios doctorales hasta el año 2020. Durante los años 2021 a 2024 fue investigador postdoctoral del Joint Quantum Institute -Universidad de Maryland y NIST-. Finalmente, ocupó la posición de científico senior en el Departamento de Materia Cuántica de la Universidad de Ginebra, en Suiza hasta el año 2025.

La mecánica cuántica gobierna el mundo microscópico, sin embargo, uno de los grandes desafíos que enfrenta la física contemporánea es aplicar la teoría a sistemas de muchas partículas. Por ejemplo, el átomo de hidrógeno tiene solución matemática porque se puede modelar como dos cargas atrayéndose. Pero solo agregar una partícula más, como sucede en el átomo de helio, hace que el problema solo se pueda resolver computacionalmente. Ahora bien, ¿qué podemos hacer en materiales en los que en un centímetro tenemos tantas partículas como granos de arena en una playa y éstas se mantienen en constante interacción? A este tipo de sistemas dedico mi trabajo científico. Mi grupo estudia experimentalmente cómo las fuertes interacciones entre los electrones dentro de un material pueden llevar a fenómenos tan interesantes como complejos. Ejemplos de esto son la superconductividad, la superfluidez, y el efecto Hall cuántico. Para ello, utilizamos una poderosa herramienta: la luz. En esta charla mostraré cómo trabajamos para entender y manipular las complejas interacciones que suceden en los materiales. Nuestro grupo se encarga de dar una mirada a cómo podrían operar las futuras tecnologías optoelectrónicas.

Diseño de nuevos materiales con propiedades espintrónicas: Semiconductores ferromagnéticos cerámicos Jairo Roa-Rojas Grupo de Física de Nuevos Materiales, Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Los procesadores modernos se basan en la física del estado sólido, un área cuyo desarrollo contribuye sustancialmente a la mejora y el desarrollo de tecnologías nuevas y más avanzadas. La estructura ABX3 de la perovskita es una de las más estudiadas por los científicos de materiales actuales debido a su amplio espectro de propiedades y a la simplicidad de su producción. Con el fin de aumentar el rango de aplicabilidad de esta familia, se ha trabajado en óxidos de perovskita complejos, incluyendo estructuras parcialmente sustituidas (A1-xA'xB1-yB'yO3) y la denominada perovskita doble (AA'BB'O6), entre otras. El diseño de nuevos materiales y la ingeniería de dispositivos son partes importantes del estudio de propiedades exóticas y del desarrollo de nuevas tecnologías, como la manipulación y transporte de los espines electrónicos aplicados al procesamiento de la información (espintrónica). El diseño de materiales innovadores tiene en cuenta propiedades interesantes como la semimetalicidad, el Exchangebias, la magnetorresistencia colosal, la magnetoelectricidad, el efecto Nernst anómalo y la semiconductividad coexistente con el ferromagnetismo, por nombrar algunas. En particular, los materiales con propiedades semiconductoras y magnéticas permitirían introducir velocidades de procesamiento más altas en los dispositivos espintrónicos, así como una reducción considerable del tamaño de la tecnología actual. La arquitectura de estos compuestos se ha abordado desde varios puntos de partida: las propiedades individuales de los átomos en la composición, la estabilidad cristalográfica y la aparición de distorsiones estructurales. Por ejemplo, se han tenido en cuenta aspectos como los radios iónicos, el grupo al que pertenece el elemento en la tabla periódica, los estados de oxidación, la suma de valencias de los enlaces, el factor de tolerancia, la probabilidad de ocupación de los átomos en sitios específicos de la celda cristalina, el índice de inestabilidad global, los efectos de campo cristalino, los tipos de enlaces y los ángulos de enlace. Las ferritas de lantánidos con inclusión de metales alcalinotérreos y semimetales han mostrado excelentes resultados, tanto con el uso de herramientas computacionales como con técnicas de caracterización experimental. Se han llevado a cabo rigurosos análisis cristalográficos mediante el refinamiento de tipo Rietveld de los datos de difracción de rayos X, lo que ha permitido establecer las fases cristalinas de los materiales. Las mediciones de transporte eléctrico y respuesta óptica han permitido analizar el carácter semiconductor, y los estudios de propiedades magnéticas han revelado la naturaleza ferromagnética de estas ferritas de tipo óxido. Se han llevado a cabo estudios teóricos que facilitan el enfoque interpretativo de las propiedades físicas de los materiales, mediante la aplicación de modelos microscópicos, a través de cálculos de densidad de estados electrónicos y estructura de bandas, en el marco de la teoría del funcional de la densidad. En el presente trabajo se reportan resultados que revelan la coexistencia de semiconductividad y ferromagnetismo para diferentes perovskitas parcialmente sustituidas (A0.5A'0.5B0.5B'0.5O3 y A0.5A'0.5BO3), y perovskitas dobles (A0.5A'0.5B0.5B'0.5O3 and A0.5A'0.5BO3), en composiciones de tipo ferrita lantánida y ferrita de bismuto. Las propiedades observadas podrían tenerse en cuenta en ingeniería para el diseño de dispositivos espintrónicos, como válvulas de espín y transistores ferromagnéticos.

En esta charla voy a presentar el Premio Nobel de Física 2025, otorgado a John Clarke, Michel H. Devoret y John M. Martinis “por el descubrimiento del tuneleamiento cuántico macroscópico y la cuantización de energía en un circuito eléctrico”. Estos investigadores demostraron que un circuito del tamaño de un chip puede comportarse como un átomo artificial con niveles de energía discretos. A partir de estos experimentos históricos, la idea es entender cómo surgen los niveles cuantizados en circuitos con junturas Josephson y por qué estas ideas son la base de tecnologías cuánticas modernas como la computación cuántica y los sensores superconductores ultra sensibles. En la segunda parte de la charla presentaré brevemente la actividad de nuestro laboratorio en Bariloche, donde estudiamos, simulamos y fabricamos nuevos diseños de qubits superconductores y compuertas cuánticas.

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Cesar Neyit Galindo-Martinez

Profesor titular del Departamento de Matemáticas de la Universidad de los Andes. Sus intereses de investigación se centran en el estudio de las simetrías cuánticas y la teoría de TQFT’s, con especial interés en aplicaciones a la computación e información cuántica.

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Juan Gabriel Ramírez Rojas

es Profesor Asociado en el Departamento de Física de la Universidad de los Andes, especializado en la investigación de materiales para aplicaciones en computación cuántica y neuromórfica. Su trabajo abarca desde la experimentación y fabricación de nuevos materiales hasta el uso de herramientas teóricas y computacionales para predecir sus propiedades. Con una destacada trayectoria de publicaciones y colaboraciones internacionales, su investigación se enfoca en el desarrollo de materiales con altas correlaciones electrónicas y sus aplicaciones en computación neuromórfica, para avanzar en la comprensión de los fenómenos cuánticos y su aplicación en tecnologías de vanguardia. Más infromación en http://nanomag.uniandes.edu.co

Medir el espacio-tiempo significa cuantificar las propiedades geométricas del continuo cuatridimensional que une el espacio y el tiempo, en lugar de mediciones separadas de distancia y tiempo. Los mejores relojes de microondas de cesio miden el segundo del SI con una precisión de un segundo en 100 millones de años, usando la técnica de tiempo de vuelo de una “nube” de átomos fríos. En 2001 Hidetoshi Katori, de la Universidad de Tokio, propuso el primer reloj de átomos de estroncio atrapados en una red óptica horizontal, con una transición a 430 THz en el rango rojo de la luz visible. Durante la década del 2010 este reloj ostentaba el récord de precisión de un segundo en 15 000 millones de años, lo que supera la edad estimada del universo. Con esta precisión se puede observar que los relojes funcionan más despacio en campos gravitacionales más intensos, lo que se denomina corrimiento relativista al rojo. En julio de 2024, el grupo de Jun Ye en JILA, NIST, presentó un reloj de red óptica unidimensional de átomos de estroncio orientada verticalmente y con una incertidumbre sistemática total de 8,1 × 10−19 en unidades de frecuencia fraccionaria, lo que representa la incertidumbre más baja de cualquier reloj hasta la fecha. El Comité Internacional de Pesas y Medidas formulará propuestas en 2026 para la redefinición del segundo en 2030, lo que ha creado la necesidad de verificar la consistencia de los relojes ópticos en todo el mundo. La red de Colaboración Internacional de Relojes y Osciladores (ICON) usa relojes ópticos portátiles en Japón y Europa, cuya reproducibilidad tras su transporte entre países fue suficiente para determinar desfases de altura geopotencial de 4 cm.

En diciembre de 2024, el anuncio del chip Willow de Google disparó las acciones de computación cuántica, pero un mes después, Jensen Huang declaró que las aplicaciones prácticas estaban a "15-30 años" de distancia, colapsando el mercado. Esta volatilidad, con pérdidas de $8 billones de dólares, revela que incluso expertos tienen conceptos erróneos sobre las capacidades cuánticas. Es crucial separar ciencia de especulación. Analizaremos confusiones como el mito del "paralelismo exponencial universal" y la diferencia entre "supremacía cuántica" y viabilidad comercial. Examinaremos por qué afirmaciones como "millones de veces más rápido" crean expectativas falsas y cómo distinguir el optimismo científico legítimo del marketing corporativo. No se trata de pesimismo: la computación cuántica representa un avance científico genuino. Pero, para tomar decisiones informadas en investigación, inversión o política científica, necesitamos herramientas para evaluar críticamente afirmaciones extraordinarias. En esencia, buscamos herramientas para distinguir avances reales del "hype", porque en computación cuántica, el escepticismo informado es tan valioso como el entusiasmo.

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Jairo Roa Rojas

Jairo Roa Rojas, profesor de la Universidad Nacional de Colombia, físico de la Universidad Industrial de Santander, doctorado en física de la Universidad Federal de Rio Grande del Sur, Brasil. Acaba de ser galadornado con el premio "Advanced Materials Research & Innovation Award - 2025" por la International Association of Advanced Materials por sus notables y sobresalientes contribuciones investigativas en el campo de ciencia y tecnología de materiales avanzados. El premio le fue entregado el pasado 14 de octubre durante el 66° Congreso de Materiales Avanzados, en Estocolomo, Suecia.

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Alberto Quijano Vodniza

Alberto Quijano Vodniza es físico y matemático de la Universidad de Nariño y Máster en Física y Astronomía de la Universidad de Puerto Rico. Fue Profesor de Matemáticas en la Universidad de Puerto Rico y también Profesor de Física en la Universidad Católica de Puerto Rico. Fue Profesor invitado por la Universidad Externado de Colombia-Bogotá en la Cátedra de Postgrado: Epistemología de la Ciencia. Profesor de tiempo completo de la Universidad de Nariño. Fundador y Director del Observatorio Astronómico de la Universidad de Nariño. Ha sido conferencista invitado para varios Congresos Mundiales de Astrofísica. Es miembro activo de la “American Astronomical Society” Ha sido invitado en cinco ocasiones por NASA para lanzamientos de las misiones espaciales. Dirige la Línea de Investigación de Astrofísica de la Universidad de Nariño. El Observatorio Astronómico de la Universidad de Nariño tiene código internacional “H78” del MPC de USA, y forma parte de la red de NASA para el estudio de Asteroides Potencialmente Peligrosos y de la Oficina de Defensa Planetaria. Es fundador también del Centro de Ciencias de Pasto que ya se estáco nstruyendo.

Desde el Observatorio Astronómico de la Universidad de Nariño empezamos a monitorear al 3I/ATLAS desde el mes de julio, y siempre sostuvimos que se trataba de un Cometa proveniente de otro sistema estelar. Desafortunadamente Avi Loeb de la Universidad de Harvard, lanzó la hipótesis que el 3I/ATLAS podría ser una nave extraterrestre sin tener bases sólidas. Y esta hipótesis ha sido empleada por muchos pseudo-periodistas para divulgar noticias falsas con encabezados exagerados.Así como hemos trabajado con gran disciplina en el actual Observatorio, lo haremos en el futuro en el gran Centro de Ciencias que ya está en la fase de construcción.