¿Telestransportacion Cuantica Alternativa Fisica ?

¿Se podrán codificar cuánticamente los mensajes de correo electrónico en el futuro? ¿Podremos teleportar estados cuánticos a través de grandes distancias mediante cables de fibra óptica ordinarios? Para las aplicaciones de comunicación cuántica lo ideal es poder usar átomos enfriados por láser conectados a fibras de vidrio ultradelgadas, conformando cables.

Ahora, unos investigadores de la Universidad Tecnológica de Viena en Austria han demostrado experimentalmente que dichos cables de fibra de vidrio son capaces de almacenar información cuántica el tiempo suficiente como para poder ser usados para entrelazar cuánticamente átomos a cientos de kilómetros de distancia. Esto constituiría un elemento fundamental de una red global de comunicación cuántica que utilice cables de fibra óptica.

En el experimento realizado por el equipo de Arno Rauschenbeutel (Centro de Ciencia y Tecnología Cuánticas de Viena e Instituto de Física Atómica y Subatómica de la Universidad Tecnológica de Viena), los científicos conectan dos sistemas físicos cuánticos diferentes. Por un lado, Rauschenbeutel y sus colaboradores usan luz guiada por fibra óptica, la cual es perfecta para enviar información cuántica de un punto a otro, y, por otro lado, se valen de átomos, que son ideales para almacenar esta información.

Se puede lograr una interacción muy intensa entre la luz y los átomos atrapando átomos a una distancia de unos 200 nanómetros de una fibra de vidrio, la cual tiene un diámetro de apenas 500 nanómetros. Esto posibilita el intercambio de información cuántica entre los dos sistemas. Este intercambio de información es la base para tecnologías como la criptografía cuántica y la teleportación cuántica.

En la actualidad, existen diferentes enfoques para realizar operaciones de la mecánica cuántica e intercambiar información cuántica entre la luz y los dispositivos de memoria basados en la materia. Sin embargo, almacenar y luego recuperar la información de manera eficiente constituye un reto para muchos de estos sistemas. El método desarrollado en la Universidad Tecnológica de Viena supera este problema y permite aprovechar tecnología convencional: El sistema empleado se puede conectar directamente a la fibra óptica estándar que se usa habitualmente para la transmisión de datos. Por tanto, será fácil integrar el nuevo cable cuántico de fibra de vidrio a las redes de comunicación de fibra óptica existentes.

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El sonido hace bailar a las gotas en el aire

Los métodos de levitación suelen explotar principios ópticos, magnéticos o electrostáticos para generar la fuerza que se requiere para contrarrestar la gravedad y mantener en el aire partículas, en general micrométricas o con propiedades físicas especiales.

Pero un equipo del centro ETH Zúrich (Suiza) presenta esta semana en la revista PNAS un nuevo enfoque de levitación acústica que ofrece el control de la materia sin contacto con ella, de forma precisa y versátil.

Además, no se requiere que las muestras tengan características especiales y su preparación es sencilla.

Los investigadores logran mantener en el aire y manejar “objetos redondeados con un diámetro de hasta 4 milímetros, un tamaño que también se conserva en el ancho de objetos alargados, aunque estos, sin embargo, no tienen límite de longitud –solo el que marque el dispositivo–”. Así lo explica a SINC Daniele Foresti, el primer autor del trabajo.

El prototipo que ha creado el equipo consiste en un ‘levitador’ acústico, un generador de ondas y dos amplificadores controlables. De esta forma se establece un campo acústico entre una superficie emisora y un reflector. En medio se atrapan las pequeñas cantidades de materia en zonas relativamente estables denominadas nodos.

La técnica permite modular el campo 'levitatorio' en el espacio a lo largo del tiempo para mover y controlar con precisión estos nodos, proporcionando así un medio de tranporte y manipulación simultánea de varios objetos.

“El secreto está en usar la presión de la radiación acústica, que por lo general es muy débil, así que elevamos la potencia acústica hasta los 160-165 decibelios”, indica Foresti.

El científico destaca las posibilidades de este dispositivo: “En biología, se podría usar en todas las aplicaciones en las que haya un número limitado de células disponibles y sea crítica la viabilidad celular, un momento en el que es útil el manejo sin contacto, además de que ofrecemos un enfoque independiente del sustrato”. La ‘transfección’ o introducción de material genético externo en el ADN de las células se podría hacer de esta manera.

“Por otra parte, el método facilita que en el procesado de materiales ocurra un ‘subenfriamiento’ de las gotas que se están manipulando o fusionando, allanando el camino hacia un nuevo tipo de aleaciones”, añade el investigador. “Y en química, las reacciones que implican cambios de fase –como la encapsulación sólido-liquido– también se pueden beneficiar de esta técnica”. (Fuente: SINC)

Matematicas usadas para combatir el Cancer

Las matemáticas son útiles para todo, y en una nueva investigación se han revelado como una herramienta fundamental para aumentar la eficiencia de un tipo de tratamientos contra el cáncer basados en el uso de ciertos virus.

Unos investigadores de la Universidad de Ottawa en Canadá, han encontrado estrategias idóneas de uso de modelos matemáticos avanzados para combatir al cáncer con la mayor eficiencia posible. Las matemáticas predicen cómo diferentes tratamientos y modificaciones genéticas podrían permitir a los virus oncolíticos (virus capaces de matar selectivamente a células cancerosas) superar las defensas naturales que las células cancerosas utilizan para protegerse de las infecciones virales.

Los virus oncolíticos son especiales por su citada capacidad de matar células cancerosas sin dañar a las sanas. Desafortunadamente, el cáncer es una enfermedad muy complicada y variada, por lo que algunos de esos virus funcionan bien en determinadas circunstancias pero no en otras. Como resultado, se han invertido muchos esfuerzos en tratar de modificar del mejor modo posible esos virus para hacerlos más seguros, de tal manera que nunca dañen tejidos sanos y al mismo tiempo sean aún más eficientes en la eliminación de células cancerosas.

El equipo de los doctores John C. Bell y Mads Kaern, ambos de la Facultad de Medicina en la Universidad de Ottawa, usó modelación matemática para desarrollar estrategias que hagan a las células cancerosas tan vulnerables a la infección de esos virus como sea posible, con ese resultado tan buscado de que esos virus exterminen con eficiencia a las células cancerosas pero sin afectar a las células sanas.

Mediante el uso de estos modelos matemáticos para predecir cómo cada modificación en esos virus repercutiría en las células normales y en las cancerosas, es factible, tal como estos investigadores han demostrado, encontrar "atajos" en diversas líneas de investigación, ayudando así a la comunidad científica a acelerar el proceso de investigación y descubrimientos.

Bell y Kaern establecieron un modelo matemático que describe un ciclo de infección, incluyendo la forma en que un virus se replica, se disemina y activa los mecanismos de defensa celular. A partir de ahí, estos científicos usaron su conocimiento acerca de las diferencias fisiológicas clave entre las células normales y las cancerosas para identificar cómo la modificación del genoma de los virus podría contrarrestar las defensas antivirales de las células cancerosas.

Las simulaciones del modelo fueron notablemente acertadas, mostrando la eficiencia de las modificaciones virales identificadas para erradicar el cáncer en un modelo de la enfermedad en ratones.

Esta prometedora línea de investigación ofrece muchas perspectivas nuevas. Apenas se han dado los primeros pasos por ella, al trabajar sobre un tipo específico de células cancerosas. Los científicos investigarán ahora otros tipos de células tumorales malignas bajo los mismos planteamientos básicos, a fin de acelerar los avances que permitan perfeccionar el ataque mediante virus contra las células cancerosas.

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Aeronave controlada mediante el pensamiento

Haciendo realidad la parte más espectacular de la película de ciencia-ficción "Firefox", dirigida y protagonizada por Clint Eastwood, y que gira en torno a un avión militar ruso parcialmente controlado mediante los pensamientos del piloto, un trabajo de investigación y desarrollo llevado a cabo en la Universidad de Minnesota, Estados Unidos, está logrando progresos notables en el control, mediante la mente, de una pequeña aeronave. Desde que el proyecto saltó a la prensa, las expectativas en torno al mismo no han cesado de crecer.

En el laboratorio del profesor Bin He, cinco hombres y una mujer jóvenes, ninguno de los cuales es piloto profesional, han aprendido a guiar la aeronave, cuyo diseño permite catalogarla como un helicóptero, si bien su forma se parece poco a la del tradicional helicóptero. La aeronave es una versión adaptada de un dron, un pequeño vehículo aéreo no tripulado. Estas aeronaves sirven habitualmente para tareas de vigilancia y reconocimiento aéreos, tanto en el ámbito de los trabajos de rescate tras una catástrofe, como en el del patrullaje policial, el de las operaciones militares, y para medir niveles de contaminación radiactiva en centrales nucleares afectadas por un accidente.

Sin embargo, la tecnología impulsada por He no está orientada a lograr que los pilotos militares controlen sus aviones de combate como si fuesen una parte de su cuerpo. El objetivo que persigue He es conseguir que algún día las personas privadas de la facultad del habla y de la de moverse por culpa de enfermedades neurodegenerativas puedan recobrar esas capacidades en un grado tan elevado como sea posible, gracias a poder controlar con la mente extremidades artificiales, sillas de ruedas, u otros dispositivos.

La interfaz cerebro-ordenador de He no es invasiva. Investigadores de muchas entidades han utilizado un chip implantado en la corteza motora del cerebro para controlar el movimiento de un cursor en una pantalla o un brazo robótico, ya que la conexión directa ha sido la mejor garantía de nitidez en la transmisión de señales cerebrales. Sin embargo, las interfaces de esta clase son aparatosas y entrañan riesgos de salud para el usuario. La interfaz usada en el sistema de He lee ondas cerebrales (captables mediante electroencefalografía o EEG) mediante los electrodos de un gorro de EEG en contacto con el cuero cabelludo, sin requerir de un chip implantado en el cerebro.

El sistema que permite guiar una aeronave con la mente funciona gracias a la geografía de la corteza motora, el área del cerebro que gobierna el movimiento. Cuando nos movemos, o pensamos en hacerlo, las neuronas de la corteza motriz producen pequeñas corrientes eléctricas. Pensar vehementemente acerca de un movimiento diferente activa un nuevo conjunto de neuronas.

El equipo de He ha hecho una labor pionera al respecto, que incluye el primer uso conocido de electroencefalografía junto con resonancia magnética funcional por imágenes para trazar mapas sobre dónde se activan las neuronas en el cerebro cuando una persona piensan en cada tipo de movimiento. Gracias a esto, la interfaz permite controlar con notable precisión a la aeronave, hasta cierto punto como si ésta fuese una extremidad más del cuerpo del piloto.

Por ejemplo, imaginarse cerrando uno u otro puño, o ambos, genera las señales cerebrales más fácilmente distinguibles. Este conocimiento acerca de qué señales específicas se generan con cada movimiento imaginado es de gran ayuda para optimizar el diseño del sistema de control de objetos voladores en tiempo real.

Al monitorizar la actividad eléctrica del cerebro, los 64 electrodos pegados al cuero cabelludo en el gorro para EEG transmiten señales (o ausencia de señales) a un ordenador que traduce el patrón dentro de un sistema electrónico de control remoto. Los voluntarios primero aprendieron a utilizar sus pensamientos para controlar el movimiento lineal (1D) de un cursor en una pantalla, luego movimientos en dos ejes (2D) del cursor en la pantalla, y por último movimientos en 3D con los que controlar un helicóptero virtual. Una vez completada esta última fase, el piloto pasa a controlar una aeronave real. En los experimentos del proyecto, se ha utilizado un gimnasio como polígono de pruebas de vuelo.

El sistema de control mental dispone de un enlace WiFi con la aeronave, que, al no requerir cables, permite que el vehículo maniobre con total libertad hacia donde el piloto lo dirija. Éste da la orden mental, la interfaz traduce las señales cerebrales a una instrucción, y desde el ordenador se envían por WiFi las señales de control que gobiernan a la aeronave.

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Sistema más eficaz y flexible para capturar CO2

Investigadores de todas partes del mundo están buscando formas de atrapar el dióxido de carbono (CO2) que se genera en grandes focos de emisión, como por ejemplo centrales eléctricas que funcionan a base de combustibles fósiles. Capturar al CO2 en esos puntos estratégicos permitiría refrenar de manera significativa el aumento de su concentración en la atmósfera, una cuestión de la máxima importancia por ser el CO2 un gas al que se le considera el principal responsable del cambio climático global.

Sin embargo, la mayoría de las técnicas de captura de CO2 se basa en complejos sistemas de tuberías para desviar buena parte del vapor que acciona a las turbinas. Resulta poco viable instalar tales sistemas de tuberías en centrales eléctricas sin tener que someter éstas a modificaciones drásticas.

Ahora, un grupo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, ha ideado un sistema de captura de CO2 que no requiere conexión alguna con flujos de vapor, que puede operar a temperaturas más bajas, y que sería el equivalente al "plug-and-play" del sector de la computación, dada la facilidad con que podría ser instalado en cualquier planta eléctrica existente.

El nuevo sistema electroquímico ideado por el equipo de Michael Stern y T. Alan Hatton es una variante de una tecnología bien estudiada que usa sustancias químicas llamadas aminas. Éstas se enlazan químicamente con el CO2 en el conducto de salida de los gases de emisión, y más tarde pueden liberarlo cuando son calentadas en una cámara aparte. El problema con la versión tradicional es que el proceso requiere que casi la mitad del vapor de baja presión de la central sea desviado a fin de proporcionar el calor suficiente para obligar a las aminas a liberar el CO2. Tal método requiere extensas obras de remodelación en las plantas eléctricas existentes y no se considera económicamente factible.

En el nuevo sistema del MIT, un proceso electroquímico reemplaza el uso del vapor para separar las aminas del CO2. Este sistema sólo requiere electricidad, por lo que puede agregarse fácilmente a una central existente.

Al igual que la versión tradicional del método, la nueva versión es, al parecer, capaz de retirar el 90 por ciento del CO2 emitido a la atmósfera por una central eléctrica. Sin embargo, el proceso convencional consume cerca del 40 por ciento de la energía generada por la central, mientras que el nuevo sistema sólo consumiría aproximadamente un 25 por ciento de la energía.

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Primera observación del Efecto Hall de Espín en un gas cuántico

Se ha conseguido hacer la primera observación del Efecto Hall de Espín en un condensado de Bose-Einstein (BEC, por sus siglas en inglés), el cual es una nube de átomos ultrafríos que actúan como un solo objeto cuántico.

Además de aportar nuevos y reveladores datos sobre el mundo de la mecánica cuántica, el logro alcanzado con este fenómeno es un paso importante hacia aplicaciones en la atomotrónica, o sea en el uso de átomos ultrafríos como componentes de circuitos.

El Efecto Hall de Espín se observa en electrones y otras partículas cuánticas cuando su movimiento depende de su orientación magnética, o "espín". Anteriormente, el Efecto Hall de Espín se había observado en electrones confinados a una banda bidimensional de semiconductor, y en fotones, pero nunca en un condensado de Bose-Einstein.

Un circuito cuántico podría usar espines, apuntando "hacia arriba" o "hacia abajo", como señales portadoras de un dato, de manera análoga a como se pueden representar unos y ceros mediante cargas eléctricas en ordenadores convencionales. Sin embargo, los dispositivos cuánticos pueden procesar la información de maneras que resultan difíciles o imposibles para los dispositivos convencionales.

Esta recreación artística muestra átomos en un condensado de Bose-Einstein que son empujados por luz láser. Cuando los átomos, todos con la misma orientación en su espín magnético, representada por sus polos azul y amarillo, son empujados en dirección de la línea de visión, se orientan hacia la derecha debido a su espín, como consecuencia del Efecto Hall de Espín, que ha sido observado por vez primera en un condensado de Bose-Einstein. (Imagen: Edwards / JQI / NIST)

Encontrar modos de manipular el espín es una tarea de investigación importante para los científicos que estudian los fenómenos cuánticos, y los resultados logrados ahora por el equipo de Matthew Beeler, del Instituto Nacional estadounidense de Estándares y Tecnología (NIST) en Maryland, pueden ayudar a que el Efecto Hall de Espín se convierta en una buena herramienta para esta tarea.

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Las mujeres recuerdan mejor las caras que los hombres

Una nueva investigación sugiere que, en general, las mujeres pueden recordar los rostros mejor que los hombres, en parte debido a que ellas, sin darse cuenta, pasan más tiempo estudiando rasgos faciales cuando miran un rostro.

Los resultados de este estudio también podrían ayudar a esclarecer algunos enigmas persistentes de la percepción humana, como por ejemplo el de que algunas personas pueden recordar las caras con facilidad mientras que otras olvidan rápidamente a alguien que acaban de conocer.

Jennifer Heisz, David Shore y Molly Pottruff, de la Universidad McMaster en Canadá, utilizaron una tecnología de seguimiento ocular para ver dónde miraban los participantes del estudio, ya fuese a los ojos, o a la nariz o a la boca, mientras se les mostraba una serie de rostros seleccionados al azar en una pantalla de ordenador. A cada cara se le asignó un nombre y a los participantes se les pidió que lo recordaran. El propósito principal del experimento era, sin embargo, el descrito.

Un grupo fue examinado en el transcurso de un día, mientras que otro grupo fue examinado en el transcurso de cuatro días.

La tendencia detectada fue clara: Las mujeres se fijaron en los rasgos faciales mucho mejor que los hombres. Pero esta estrategia la empleaban sin darse cuenta. Las personas, por lo general, no se percatan de hacia dónde miran exactamente sus ojos cuando posan su mirada en la cara de alguien; el proceso suele ser del todo subconsciente.

De los llamativos resultados de este estudio se desprende que una posible estrategia para mejorar en mucha gente la capacidad de memorizar cierta clase de información visual podría ser aprender a adoptar un patrón de movimientos oculares que permita reunir más datos y tener así la posibilidad de retener más información.

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