Logran teletransportación, pero de información (por el momento)

El sueño de "Star Trek" sigue estando lejos, pero la ciencia sigue avanzando.

Imagen: Internet

Un equipo de investigadores de la Universidad de Tokio en Japón y la Universidad de Nueva Gales del Sur en Australia, liderados por Noriyuki Lee, ha tenido éxito al teletransportar paquetes de ondas no clásicas de luz de un sitio a otro.

Esto significa que por primera vez se ha logrado enviar datos de un sitio a otro de forma instantánea, sin necesidad de utilizar los "lentos" fotones, incapaces de superar la velocidad de la luz. Según los autores del trabajo, el sistema podría utilizarse en el diseño de computadoras cuánticas más rápidas y capaces de transportar información de forma segura e instantánea.

Hace años que los científicos buscan la forma de convertir la teletransportación cuántica prevista por las leyes de la física en un dispositivo real. La "letra pequeña" de la física cuántica dice que, en determinadas condiciones, es posible transferir información entre dos puntos de forma instantánea, sin las limitaciones que impone la velocidad de la luz.

Pero una cosa es que algo sea permitido por las leyes que rigen el Universo y otra muy diferente construir un aparato que lo convierta en realidad. Se han realizado varios experimentos, algunos con resultados sorprendentes, pero según parece, han sido los investigadores de la Universidad de Tokio en Japón junto a los de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Australia, liderados por Noriyuki Lee, quienes han tenido éxito en construir lo que llaman "un aparato de teletransporte de banda ancha y con dispersión cero".

Los resultados han sido publicados en Science. Básicamente, enviaron del punto A al punto B una serie de datos expresados a nivel cuántico mediante fotones. Obviamente, lo interesante de esto es que no se han utilizado estas partículas de la misma manera en que se aprovechan en el interior de una fibra óptica, sino que se han empleado efectos cuánticos con nombres tan extraños como "constricción", "sustracción fotónica", "entrelazamiento" y "detección homodina".

El resultado ha sido un dispositivo de teletransportación capaz de llevar paquetes de ondas no clásicas de luz de un lugar a otro logrando por primera vez que se transfiera toda la información sin que se pierda ningún fragmento en el proceso. En este experimento, los puntos de salida y llegada (A y B) estaban relativamente cerca, pero la teoría pronostica que es posible hacer lo mismo entre dos puntos cualquiera del Universo.

Ni falta hace decir que un logro como este, convertido en un dispositivo comercial, cambiaría la forma en que nos comunicamos. La posibilidad de transferir datos de forma instantánea (o lo que es lo mismo, en un tiempo igual a cero) implica que podríamos -por ejemplo- recibir todos nuestros correos electrónicos en un instante, descargar 1TB de datos en el mismo tiempo, o cualquier otra cosa que se te ocurra.

Pero hay algunas implicaciones más sutiles. Si este tipo de tecnología se convierte en parte de los microprocesadores, por ejemplo, su velocidad de proceso también se incrementaría de forma impresionante, ya que las señales que viajan por su interior podrían llegar de un extremo al otro del dispositivo en un tiempo nulo. Según los autores de este trabajo, el sistema empleado podría utilizarse para diseñar computadoras cuánticas con características asombrosas.

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El artículo publicado en Science (en inglés)

Información de Science. Resumen de Sophimanía

Artículo original y completo (en castellano) aquí

Informática: Dan un paso más en la creación de la computadora cuántica

El "efecto fantasmal". No sabemos cómo funciona, pero lo podemos usar

para tareas de cómputo. Imagen: LiveScience

La soñada "computadora cuántica", esa que será tan rápida y poderosa que parecerá no tener límites, está un paso más cerca de hacerse realidad gracias a que un grupo de científicos ha logrado, por primera vez, generar diez mil millones de bits de "entrelazamiento cuántico" en un pedazo de silicio.

La ventaja de usar silicio es que este material ya es la base de los procesadores actuales, lo que permitirá en el futuro facilitar la integración de las nuevas computadoras cuánticas con las tecnologías ya existentes.

El grupo de científicos, que reúne investigadores del Reino Unido, Japón, Canadá y Alemania, planean que las super rápidas computadoras cuánticas, basadas en "bits cuánticos" o "qubits" tendrán múltiples soluciones a un solo problema o muchas formas de realizar una tarea, algo en lo que las computadoras actuales son "monotemáticas", ya que usan bits que sólo pueden hacer una cosa a la vez.

El doctor John Morton, de la Universidad de Oxford, ha dicho: "El paso que hemos dado es muy importante, ahora el desafío es modular los bits para crear la computadora cuántica de silicio".

El "entrelazamiento cuántico" tiene que ver con la noción de que las partículas pueden comunicar instantáneamente su estado a otra, aunque esa otra esté a kilómetros de distancia, algo que Einstein describió como "acción fantasmal a distancia".

Los investigadores usaron poderosos campos mágnéticos y bajas temperaturas para producir el entrelazamiento cuántico entre electrones y el núcleo de átomos de fósforo, todos metidos en un cristal de silicio, procedimiento que fue aplicado paralelamente a un gran número de átomos.

La interacción entre los electrones y los núcleos produce un estado llamado "spin", cada uno de los cuales representa un bit de información cuántica. Cuando esta información es modulada, los spins pueden interactuar unos con otros, procesando información.

Stephanie Simmons, de la Universidad de Oxford, ha dicho: "Hemos probado que es posible alinear spins usando campos magnéticos y bajas temperaturas". La investigación fue publicada en la prestigiosa revista "Nature". Otras áreas de investigación cuántica incluyen la posibilidad de tomar medidas ultraprecisas y mejorar imágenes.

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Computadoras cuánticas para investigar el mundo de las partículas

Lo que Einstein llamó "física fantasmal" sigue sin explicación

Información de Dailymail.co.uk. Versión, edición y traducción de Sophimanía

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Tecno-biología: Dan un paso más en la creación de una 'computadora viva'

Detalle del 'cerebro positrónico' del sr. Data, androide de 'Star Trek". Hoy,

un pasito más cerca de convertirse en realidad. Imagen: Paramount

"Mi computadora murió" puede dejar de ser una metáfora coloquial para convertirse en una afirmación concreta. Y es que un trabajo realizado por investigadores de la Universidad Pompeu Fabra (UPF) ha demostrado que, mediante múltiples combinaciones de células modificadas con ingeniería genética, se pueden conseguir sistemas biológicos con capacidad de decisión según unos criterios predefinidos.

Esto permitirá generar "computadoras vivas" mucho más complejas de los que se habían conseguido hasta ahora, capaces de tomar decisiones de manera autónoma pero basándose en instrucciones programadas.

El trabajo, que se publica en la revista Nature, supone un importante avance en el campo de la biología sintética, y se ha realizado gracias a la estrecha colaboración entre un grupo de biología teórica, el Laboratorio de Sistemas Complejos, dirigido por Ricard Solé, y un grupo de biología experimental, la Unidad de Señalización Celular, que dirige Francesc Posas.

Hasta hoy los científicos había intentado diseñar computadoras vivas a partir de los conceptos básicos de la electrónica, con la dificultad de que la conexión entre diferentes partes de un circuito no se podía conseguir mediante un cable que transmite la electricidad entre elementos separados en el espacio cuando se trata de un sistema vivo.

En este trabajo se ha resuelto el problema con una nueva teoría que permite construir circuitos sofisticados utilizando células vivas como unidades básicas y muy pocas conexiones. Así, se ha conseguido crear un conjunto de células capaces de detectar y de interpretar señales y que se pueden combinar de forma flexible entre ellas.

Como si se tratara de las piezas de un Lego, el sistema permite que las diferentes células puedan reutilizarse para formar nuevos circuitos. En otras palabras, es un sistema que permite crear muchos circuitos diferentes con un mínimo de células existentes. Además, una vez un circuito está establecido para programarlo basta añadir un determinado compuesto en el medio de cultivo en el que se encuentra.

Los resultados se podrían aplicar en la detección de moléculas y su posterior degradación dirigida, así como para para el diseño de poblaciones celulares con capacidad de comportarse como tejidos artificiales.

Información de MuyInteresante.es. Resumen y edición de Sophimanía

Artículo original y completo (en castellano) aquí

Crean "espeluznante" computadora orgánica capaz de imitar a la mente humana

A la izquierda los patrones de cómputo del nuevo procesador. A la derecha los

patrones de pensamiento de la mente humana. Imagen: A. Bandyopadhyay

Un equipo de investigadores de Japón y Estados Unidos han construido una "computadora molecular" cuyas operaciones imitan el cerebro humano. El pequeño circuito, hecho con moléculas orgánicas sobre una capa de oro, es capaz de hacer cálculos ultrarápidos, a la manera en que los hacen las neuronas.

Cuando actualmente comparamos la capacidad del cerebro con las computadoras, incluso las más rápidas y multitarea están a kilómetros de distancia detrás de la mente humana. Aunque las neuronas solo hagan algunos miles de tareas por segundo (comparados con los millones de cálculos que una computadora puede hacer en el mismo lapso) la mente humana puede entender y responder de una forma todavía imposible para cualquier máquina.

Arriba: Imágenes de resonancia magnética de un cerebro humano. Abajo, los

patrones de procesamiento del nuevo procesador. Imagen: A. Bandyopadhyay

Esto es porque las computadoras procesan la información secuencialmente, mientras que el cerebro es una red complejamente interconectada donde un solo impulso eléctrico hace muchísimas "operaciones concurrentes" o simultáneas. Así lo explica el físico Ranjit Pati, de la Universidad Tecnológica de Michigan.

Las computadoras no pueden hacer eso todavía. Pero Pati está trabajando para que sea posible. El y su equipo están trabajando con una molécula orgánica llamada DDQ, que está hecha con nitrógeno, oxígeno, carbono y cloro, capaz de cambiar entre cuatro estados de conductividad: cero, uno, dos y tres; en lugar del cero y uno de la notación binaria de las computadoras convencionales.

HAL, la computadora de la película 2001, podía conversar y razonar como una persona,

pero su falta de sentimientos y sentido moral la hacían temible. Imagen: Freshdv

Esta molécula puede interactuar con otras de una forma parecida a cómo interactúan las neuronas en el cerebro. Este procesador orgánico no solo es más inteligente y multitarea que un procesador binario, también se cura a sí mismo: si una molécula "muere" o deja de funcionar, otra la reemplaza en su mista tarea.

Este procesador, en su rudimentario estado actual, ya ha provocado algunos escalofríos a sus creadores ya que al comparar gráficamente sus patrones de cómputo con imágenes de resonancia magnética reales del cerebro humano en funcionamiento aparecen espontáneamente patrones similares que no se pueden adjudicar al azar.

¿Finalmente estamos en ruta de crear el cerebro positrónico del señor Data?

Foto: Angryzenmaster

Si todo va bien y se puede ir aumentando y afinando el poder de este nuevo procesador, los científicos esperan usarlo en tareas de cálculo que hoy rebasan la capacidad de las computadoras más grandes y poderosas, como por ejemplo el cálculo de probabilidades de fenómenos ultra complejos como el clima, la evolución molecular de ciertas enfermedades, la ocurrencia de desastres naturales, etc.

Muchos científicos pensaban que este tipo de poder de cómputo llegaría de la mano de la (todavía en desarrollo) computadora cuántica, pero la computadora molecular puede ser la primera en llegar al tan ansiado y temido: "Hola Dave. ¿Deseas continuar el juego?" de HAL, la supercomputadora de 2001 Odisea del espacio.

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Computadoras cuánticas para investigar el mundo de las partículas

Información de PopSci. Versión, edición y traducción de Sophimanía

Artículo original y completo (en inglés) aquí

Computadoras cuánticas para investigar el mundo de las partículas

Imagen: Chattahbox

Una herramienta muy útil en la investigación científica son los modelos computarizados. Poderosos procesadores simulan, por ejemplo, la actividad atmosférica, sugiriendo causas y consecuencias de infinidad de fenómenos. Igual ocurre con los movimientos de lunas, planetas y galaxias enteras: las computadoras pueden simularlos y predecir, sin problemas y con exactitud, cuándo será el próximo eclipse por ejemplo.

Pero esta herramienta comienza a fallar cuando los físicos de partículas o "físicos cuánticos" y los biólogos moelculares tratan de hacer modelos computarizados del comportamiento de átomos y moléculas. Para decirlo en una frase: demasiada información, que para procesarse requiere una enorme capacidad de cómputo.

Si una computadora tuviera esta capacidad sería posible, por ejemplo, crear un modelo informático bastante preciso de cómo un fármaco se descompone en nuestro sistema digestivo y qué consecuencias (buenas y malas) tendría para nuestra salud, hoy y en el futuro.

De esa forma sería posible crear medicinas de forma más rápida y más segura, remedios que serían más precisos y con menos efectos secundarios desagradables o peligrosos.

James Whitfield, químico de Harvard, explica así el problema: "Si tu simulas en una computadora una reacción química que implique la interacción de más de cuatro o cinco átomos, se convierte rápidamente en un problema de cómputo".

Las computadoras actuales, en el mejor de los casos, ofrecen una aproximación muy simplificada de este tipo de procesos. ¿Pero qué tal las computadoras del futuro?

Desde hace décadas los ingenieros informáticos hablan sobre la posibilidad de crear una "computadora cuántica", una máquina que podría ser tan poderosa que desde nuestra perspectiva parecería no tener límites de velocidad ni de capacidad de procesamiento.

La idea es: computadoras cuánticas para crear modelos que expliquen y anticipen los fenómenos de la física cuántica, un reto ante el cual las computadoras actuales -incluyendo las más poderosas- no han podido.

La base del desarrollo teórico de las computadoras cuánticas son los "qubits". Mientras una computadora actual usa bits, que son interruptores lógicos que pueden estar encendidos o apagados (los "unos" y "ceros" del sistema binario), los qubits estarían apagados y encendidos simultáneamente, lo que eleva la capacidad de cómputo de forma exponencial.

Otra diferencia de estas computadoras es que, en lugar de usar, como las actuales, flujos de electricidad para activar y alimentar sus circuitos, las cuánticas usan flujos de fotones, es decir luz, un recurso menos resistente (es decir que no calienta los circuitos) y más rápido (léase más eficiente).

El modelo más avanzado de computadora cuántica constrida a la fecha solo cuenta con dos qubits. Fue desarrollado el año pasado por un equipo de físicos teóricos de Yale. Este hardware solo puede procesar algoritmos elementales, pero da las bases para futuros desarrollos.

Este año, con un software desarrollado por un equipo liderado por el bioquímico de Harvard Alan Aspuru Guzik y un hardware fabricado por un equipo australiano, se ha comenzado hacer experimentos con modelos muy simples, como una molécula de hidrógeno. Los resultados son promisorios, pero se necesita fabricar computadoras cuánticas con más qubits. Para estudiar el colesterol, por ejemplo, se necesitaría una computadora cuántica de dos mil qubits.

Es un camino largo y difícil, lleno de desafíos tecnológicos y matemáticos, pero el equipo confía en que, qubit a qubit, podrán lograrlo.

Pablo Vásquez para Sophimanía con información de LiveScience

Artículo original y completo (en inglés) aquí

Lo que Einstein llamó "física fantasmal" sigue sin explicación

¿Cómo se transmiten "mensajes" las partículas físicas? Fuente: LiveScience

En la mecánica cuántica se sabe que dos partículas que han estado "vinculadas" y luego son separadas, mantienen el "vínculo" de forma todavía inexplicada. Se conoce que el vínculo se mantiene pues cuando se aplica a una de ellas una fuerza que la hace cambiar de dirección, lo mismo ocurre, en el mismo momento, a la otra, que no ha recibido la misma fuerza.

Es como si una partícula pudiera mandarle un "mensaje instantáneo" a la otra, de una forma que desconcierta a los científicos desde hace años. El propio Einstein llamó a este fenómeno "acción fantasmal a distancia".

Un nuevo estudio en ese campo ha encontrado que el "vínculo fantasma" entre partículas se puede aplicar a otras situaciones, más complejas. En un principio los experimentos se aplicaban a estados de giro de las partículas, pero ahora -usando campos magnéticos y lásers- se ha podido aplicar a escala de patrones de movimiento de partículas.

Los resultados son prometedores y podrían aplicarse a la creación -todavía teórica- de la "computadora cuántica", una máquina con velocidades y capacidades de cálculo casi ilimitadas. Si bien los científicos están aprendiendo a utilizar el "vínculo fantasmal" entre partículas, todavía no hay hipótesis aceptadas que lo expliquen, sigue siendo tan misterioso como lo era para Einstein.

Información de LiveScience. Versión, edición y traducción de Sophimanía
Artículo original y completo (en inglés) aquí