Asistí a USEQIP (Escuela de Pregrado para el Procesamiento Experimental de Información Cuántica) en Waterloo el año pasado, junio de 2014. ¡El programa fue increíble y alentaría a cualquiera que esté interesado en la computación cuántica a postularse!
Escribí algunas publicaciones de blog sobre mi tiempo en USEQIP en el verano de 2014, por lo que básicamente trataré de condensar parte del contenido aquí y también agregar algunas ideas holísticas sobre el programa.
Visión general
- ¿Pueden las computadoras cuánticas calcular con números trascendentales, es decir, usar precisión infinita en los cálculos?
- ¿Es aplicable la ley F = ma en mecánica cuántica? ¿Existe alguna versión modificada o detallada de esta ley en la mecánica cuántica?
- Si pudiéramos crear y monitorear un mini universo, ¿podríamos ver que se desarrolla a un ritmo acelerado?
- Estoy interesado en la mecánica cuántica y la cosmología. ¿Cómo debo estudiar?
- ¿Cuál es el significado físico de la normalización de una función de onda en la mecánica cuántica?
El programa se lleva a cabo en el Instituto de Computación Cuántica (IQC) de la Universidad de Waterloo en Canadá durante dos semanas a principios de junio. Muchos de los estudiantes en el programa optarán por quedarse en Waterloo por el resto del verano como pasantes de investigación con los profesores de IQC. La solicitud de USEQIP está abierta a estudiantes universitarios de todo el mundo y, si se acepta, casi todos sus costos (incluido el viaje) están cubiertos.
IQC se considera uno de los únicos lugares del mundo (si no el único) con una masa crítica de investigadores en computación cuántica. Hay docenas de profesores, investigadores y estudiantes que estudian teoría y práctica.
El programa USEQIP está dirigido por Martin Laforest, quien tiene un doctorado en información cuántica de la Universidad de Waterloo. Como Martin es responsable del plan de estudios del día a día, el programa está bastante alineado con la investigación de vanguardia.
Waterloo
La ciudad de Waterloo ciertamente no es Nueva York ni Toronto, pero tiene una cantidad razonable de cosas que hacer y ver durante algunas semanas. Waterloo es una de las tres ciudades en el Triángulo Tecnológico de Canadá y, en consecuencia, están sucediendo muchas cosas en términos de investigación, tecnología y nuevas empresas. Además de pasar el rato en la propia universidad, visitamos un par de otros lugares en Waterloo. Por ejemplo, pasamos una tarde recorriendo una incubadora de inicio llamada Communitech y otra tarde en la conferencia mensual del Instituto Perimetral de Física Teórica, impartida por el Dr. Sylvester James Gates.
Communitech (arriba) y el auditorio de conferencias del Perimeter Institute (abajo)
También tuvimos tiempo de explorar algunas de las ofertas de alimentos y bebidas de la zona. La más memorable fue una cena en el Hotel Huether, la primera cervecería de Waterloo.
Compañeros de clase
Un punto destacado personal del programa para mí fue que los estudiantes vinieron de todo el mundo. Mi año, había 22 estudiantes de más de 10 países: Australia, Canadá, China, Italia, Japón, Alemania, Perú, Polonia, Taiwán, Reino Unido y los Estados Unidos.
Fue divertido conectarme con mis compañeros al hablar sobre la vida diaria, los sistemas educativos y las costumbres en nuestros respectivos países. ¡Y, por supuesto, participar en un debate entre Estados Unidos y Canadá!
Conferencias
La carne del programa USEQIP comprendía las conferencias y laboratorios diarios.
No estoy seguro de si la lista de conferencias USEQIP es pública, pero en el espíritu de “más fácil pedir perdón que permiso”, aquí están las conferencias que tuvimos en 2014, en orden:
- Revisión de la mecánica cuántica impartida por Tomas Jochym-O’Connor
- Introducción al procesamiento de información cuántica impartido por Michele Mosca
- Spin Qubits (LaForest), Algoritmos cuánticos enseñados por Andrew Childs
- Fundamentos de la mecánica cuántica enseñados por Joseph Emerson
- Qubits superconductores enseñados por Christopher Wilson
- Decoherencia práctica enseñada por Christopher Wood
- Laboratorio previo de resonancia magnética nuclear impartido por Martin Laforest
- Centros de vacantes de nitrógeno Procesamiento de información cuántica y sensores cuánticos impartidos por David Cory
- Corrección de errores cuánticos enseñada por Raymond Laflamme
- Qubits ópticos enseñados por Kevin Resch
- Criptografía cuántica enseñada por Thomas Jennewein
- Puntos cuánticos enseñados por Jonathan Baugh
Tengo una carpeta de Dropbox con todas las notas de clase, pero me abstendré de publicarlas. Algunas de las conferencias están disponibles en línea, sin embargo, por ejemplo, la conferencia de Algoritmos Cuánticos del Profesor Childs:
La mayoría de las conferencias duraron tres horas, pero cubrieron una gran cantidad de contenido, por lo que generalmente usamos todo el tiempo asignado. Entre la conferencia de la mañana y la de la tarde, siempre teníamos un receso de almuerzo de 90 minutos para hacer preguntas de seguimiento, absorber información y relajarnos en general.
Los profesores también estaban dispuestos a que nos pusiéramos en contacto con ellos después de las conferencias … No creo que lo haya hecho explícitamente, pero sé que algunos de mis compañeros programaron “horas de oficina” y recibieron valiosas inmersiones profundas en el material de la conferencia junto con orientación general.
Como puede ver, la mayoría de las conferencias fueron impartidas por líderes de dominio específico. Esta es probablemente la parte más increíble de USEQIP . Los profesores también hicieron un gran trabajo desde el punto de vista pedagógico. Me imagino que esto es una consecuencia de la proactividad de USEQIP en solicitar comentarios de los estudiantes. También sentí que los profesores pasaban tiempo enseñándonos porque realmente querían estar allí.
Laboratorios
USEQIP tiene un enfoque experimental significativo (eso es lo que significa ‘E’) y, en consecuencia, tuvimos varios ejercicios de laboratorio durante las dos semanas.
Hacia el final de las primeras tres semanas, rotamos a través de las siguientes tres sesiones de laboratorio, cada una de tres horas:
- Resonancia magnética nuclear
- Centros de vacantes de nitrógeno
- Superconductividad
En promedio, cada sesión tuvo alrededor de 7 estudiantes USEQIP, más un investigador y un par de asistentes de laboratorio. El punto es que la proporción estudiante / instructor era acogedora, por lo que teníamos un gran apoyo si era necesario. También ayudó que las instalaciones de laboratorio de IQC sean completamente nuevas y de alta tecnología. Aquí hay algunas fotos de nuestros laboratorios:
Durante nuestra segunda semana, rotamos a través de tres laboratorios más:
- Hack cuántico: este era mi laboratorio favorito, que implicaba configurar un sistema de distribución de claves cuánticas y luego jugar algunos juegos de hardware para hackearlo / vencerlo Aquí hay una foto de nosotros interpretando el elenco estándar de criptografía, Bob, Eve y Alice (LR):
- Electrónica de microondas
- Óptica cuántica *
* En realidad, si recuerdo bien, es posible que hayamos cambiado la óptica cuántica por un laboratorio de grafeno.
En nuestro penúltimo día, también rotamos a través de tres “recorridos” de laboratorio de 90 minutos:
- Deposición química de vapor + Sputtering
- Resonancia de giro de electrones + transporte
- Microscopía óptica + Microscopía de fuerza atómica
Todo nuestro trabajo de laboratorio culminó el último día con el Reto de RMN (Resonancia Magnética Nuclear). Nos dividimos en tres equipos y cada uno de nosotros tuvo acceso a una computadora cuántica real con un par de qubits de RMN. Teníamos un objetivo muy abierto: implementar un algoritmo o procedimiento cuántico real. Mi grupo decidió implementar un sistema Quantum Key Distribution, con una demostración de la protección del sistema contra las escuchas. El proyecto realmente se basó en todo lo que aprendimos durante las dos semanas. Teníamos que entender qué tipos de pulsos aplicar, cuándo, qué pasos en el algoritmo podrían comprimirse, y cómo las secuencias de pulsos podrían optimizarse aún más mediante algunas rotaciones “libres” que proporciona el marco de referencia de RMN. Aquí hay una instantánea de nuestra impresión de pulso en la pantalla de la computadora, sin el tanque ultrafrío del refrigerador en la parte posterior:
Alojamiento y comida
Como mencioné anteriormente, USEQIP cubrió básicamente todos nuestros costos, incluyendo alojamiento en el campus y alimentos. Aquellos de nosotros que solo nos quedamos para el programa de dos semanas nos quedamos en los dormitorios del campus REV y V1, que estaban a pocos pasos de la mayoría de nuestras conferencias y laboratorios. Nos alojamos en habitaciones amplias y limpias con acceso a salas de juegos (futbolín, TV, etc.). Los estudiantes que se quedaron durante todo el verano fueron alojados en apartamentos más grandes fuera del campus con cocinas y salas de estar. En resumen, la situación de alojamiento era cómoda, y me convertí en buenos amigos con mi amigable compañero de habitación canadiense de Halifax.
Nuestra comida también era excelente, y creo que puedo decir esto con credibilidad, como alguien que trabaja en tecnología en Silicon Valley. ¡Teníamos todas las comidas de los días laborables, desde el desayuno hasta la cena, junto con un par de comidas de fin de semana también! La comida ofrecida por la universidad variaba desde panqueques con jarabe de arce canadiense real hasta comida india y una pasta para untar. USEQIP también nos llevó a un par de buenos restaurantes, donde tuve mi primer poutine entre otros platos.
Social
Pasar 9 horas al día aprendiendo computación cuántica necesita ser equilibrado por actividades sociales generales. Me alegré de que casi todos en el programa no pudieran pasar el rato en las tardes. Hicimos muchas actividades divertidas, pero para contar algunas de mi cabeza:
- Muchos juegos, incluidos Mafia y Cards Against Humanity
- Mirar películas en las enormes pantallas de televisión de IQC. Recuerdo haber visto la mitad de Frozen y luego cambiarme a una película francesa, The Intouchables (¡10/10 lo recomendaría!)
- Bebidas en el pub “Bombshelter” de UoWaterloo
- Bebidas en otros pubs en Waterloo
- Piso de hockey, frisbee, futbolín, piscina
- Conducir al cine y ver X-Men
- Escalada en un gimnasio local.
- Tener largas discusiones filosóficas
- ¡Durante el fin de semana, los coordinadores del programa nos alquilaron un autobús y nos dejaron llevarlo a cualquier parte! Terminamos yendo a las Cataratas del Niágara y pasando el día viendo las cataratas (gira Maid of the Mist), probando suerte en los casinos, jugando al mini golf y haciendo otras cosas turísticas
Me volví muy cercano con mis compañeros de USEQIP y fue triste irme a pesar de que solo los conocía desde hacía dos semanas. En el lado positivo, ¡muchos de nosotros nos hemos mantenido en contacto! ¡En junio, conocí a Ceren Burcak en Estambul y casi también me encuentro con Chiara Dcr en Europa! Con suerte, veré más USEQIPers en California o en mis propios viajes futuros.
Así que releyendo todo lo que he escrito arriba, solo he dado positivo por USEQIP … ¡y eso básicamente captura lo que siento por mis dos semanas allí!
En caso de que desee más detalles sobre USEQIP, aquí están mis publicaciones de blog sobre esto del verano pasado:
- ¡El verano comienza! por Pranav Gokhale en verano de 2014
- Diferentes tipos de Qubits por Pranav Gokhale en el verano de 2014
- Primeros experimentos en computación cuántica por Pranav Gokhale en el verano de 2014
- Excursiones de un día: Cataratas del Niágara y escalada en roca por Pranav Gokhale en el verano de 2014
- Semana 2 en la Escuela de Pregrado en Procesamiento Experimental de Información Cuántica por Pranav Gokhale en el verano de 2014
- Laboratorios finales de Pranav Gokhale en el verano de 2014
- ¡Día final en USEQIP y hacia California! por Pranav Gokhale en verano de 2014
¡Espero que esta información ayude!
