CONTROL DE FOTONES CUANTICOS

De la misma forma que ahora conectamos ordenadores a redes a través de señales ópticas, podría ser también posible conectar las futuras computadoras cuánticas para dar forma a una “Internet cuántica”. Las señales ópticas consistirían entonces en partículas de luz individuales o fotones. Un requisito previo para una internet cuántica funcional es el control de la forma de estos fotones.
Unos científicos de la Universidad Tecnológica de Eindhoven, y la Fundación FOM (dedicada a Investigaciones Fundamentales sobre la Materia), ambas instituciones en los Países Bajos, han conseguido ahora por vez primera lograr este control y mantenerlo durante el tiempo suficiente para hacer factible un mecanismo operativo.
Los ordenadores de hoy día son binarios. Sus circuitos eléctricos, que pueden estar abiertos o cerrados, representan unos y ceros en bits binarios de información. En cambio, en las computadoras cuánticas los científicos esperan usar bits cuánticos, o "qubits". A diferencia de los ceros y unos binarios, se puede pensar en los qubits como flechas que representan la posición de un bit cuántico. La flecha podría representar un uno si apunta justo hacia arriba, o un cero si apunta justo hacia abajo, pero también podría representar cualquier otro número mediante las direcciones intermedias a las que apuntase. Una computadora cuántica podría realizar ciertas tareas matemáticas muchos miles de millones de veces más rápido que las supercomputadoras actuales más potentes.

Las computadoras cuánticas podrían en principio comunicarse entre ellas intercambiándose fotones individuales para crear una “internet cuántica”. La forma de los fotones, o en otras palabras, cómo se distribuye su energía a lo largo del tiempo, es vital para una transmisión exitosa de la información. Esta forma debe ser simétrica en el tiempo, mientras que los fotones que son emitidos por átomos normalmente tienen una forma asimétrica. Por tanto, este proceso requiere un control externo para poder crear una internet cuántica.
El equipo de Francesco Pagliano ha tenido éxito en lograr el grado de control necesario incrustando un punto cuántico (un fragmento de material semiconductor que puede transmitir fotones) en un “cristal fotónico”, creando por tanto una cavidad óptica. Se aplica un pulso eléctrico muy corto a la cavidad, que influye en cómo el punto cuántico interactúa con ella, y cómo se emite el fotón. Variando la intensidad de este pulso, se ha conseguido controlar la forma de los fotones transmitidos, algo que nadie había conseguido hacer hasta ahora. La era de la internet cuántica está pues un paso más cerca.

Información: http://arxiv.org/abs/1411.0424

"El conocimiento está inextricablemente interrelacionado con la comunicación, el poder con el control y la evaluación de los propósitos científicos con la humanidad".

"End of transmission".

LECTOR QUANTUM

Los ordenadores de hoy día son binarios. Sus circuitos eléctricos, que pueden estar abiertos o cerrados, representan unos y ceros en bits binarios de información. En cambio, en las computadoras cuánticas los científicos esperan usar bits cuánticos, o "qubits".

A diferencia de los ceros y unos binarios, se puede pensar en los qubits como flechas que representan la posición de un bit cuántico. La flecha podría representar un uno si apunta justo hacia arriba, o un cero si apunta justo hacia abajo, pero también podría representar cualquier otro número mediante las direcciones intermedias a las que apuntase. En física, a estas flechas se las llama estados cuánticos. Y para ciertos cálculos complejos, poder representar la información en muchos estados diferentes proporcionaría una gran ventaja sobre la computación binaria.

Una computadora cuántica podría realizar ciertas tareas matemáticas muchos miles de millones de veces más rápido que las supercomputadoras actuales más potentes. Más allá de esto, la computación cuántica debería hacer posible realizar cálculos que no pueden ser abordados con la tecnología de la computación "clásica". El secreto de la extraordinaria capacidad de la computación cuántica radica en las propiedades raras y aparentemente "mágicas", pero reales y demostrables, de la mecánica cuántica.  

Se podrían usar los centros nitrógeno-vacante de diamantes para construir componentes vitales destinados a las computadoras cuánticas. Sin embargo, hasta ahora no había sido posible leer de manera electrónica la información escrita ópticamente de tales sistemas. Utilizando una capa de grafeno, el equipo encabezado por el Profesor Alexander Holleitner, de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) en Alemania, y Frank Koppens, del Instituto de Ciencias Fotónicas, en Castelldefels (Barcelona, Cataluña), en España, ha diseñado un cabezal lector para computadoras cuánticas, basado en centros nitrógeno-vacante de diamantes. Este cabezal permitirá leer electrónicamente la información escrita de manera óptica. La unidad lectora y su técnica se basan en una transferencia directa de energía de los centros nitrógeno-vacante de nanodiamantes a una capa de grafeno contigua.

Como resultado de las velocidades de conmutación rapidísimas de los nanocircuitos desarrollados por los investigadores, los sensores construidos utilizando esta tecnología podrían ser integrados en las futuras computadoras cuánticas y permitir grandes velocidades de procesamiento, del orden del terahercio de frecuencia de reloj.

Información: http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/full/nnano.2014.276.html

"Tanto física cuántica revela una unidad básica del Universo". Erwin Schrodinger

"End of transmission".

MEMORIA ATOMICA CUANTICA

Unos físicos de la Universidad de Varsovia en Polonia han abierto recientemente una puerta muy prometedora hacia la popularización de las tecnologías cuánticas de la información al crear una memoria atómica que posee cualidades sobresalientes y que resulta muy fácil de construir.
Después de años de pruebas en laboratorios de física, las primeras tecnologías cuánticas están lentamente emergiendo para aplicaciones cada vez más variadas.

Un ejemplo es la criptografía cuántica, un método de encriptación que proporciona una garantía casi completa de transmisión segura de datos, la cual están actualmente introduciendo las fuerzas militares y las instituciones bancarias. El procesamiento de información cuántica y su envío a grandes distancias se han visto hasta ahora limitados gravemente debido a la falta de memorias adecuadas. Pero ya existe una solución a nuestro alcance: Radoslaw Chrapkiewicz, Wojciech Wasilewski y Michal Dabrowski, de la citada universidad, han creado una memoria atómica completamente funcional con una estructura fiable y sencilla, y numerosas aplicaciones potenciales, incluyendo las telecomunicaciones.

Hasta ahora, la memoria cuántica precisaba de equipamientos de laboratorio muy sofisticados y técnicas complejas para enfriar los sistemas hasta temperaturas extremadamente bajas, cercanas al cero absoluto. El dispositivo de memoria atómica desarrollado en la Universidad de Varsovia opera a temperaturas mucho mayores, lo cual es bastante más fácil de mantener.
El elemento principal de este dispositivo de memoria es una cámara de cristal de 2,5 centímetros de diámetro y 10 de largo, con los lados recubiertos de rubidio, llena con un gas noble. Cuando se almacena información cuántica en tal memoria, los fotones de un rayo láser “estampan” los estados cuánticos sobre muchos átomos de rubidio. Otros fotones son emitidos al mismo tiempo; su detección confirma que la información ha sido guardada. La información almacenada en la memoria puede ser recuperada usando otro pulso láser especialmente seleccionado.

Para grabar y recuperar información cuántica, los investigadores utilizaron métodos avanzados de filtrado de luz y una cámara innovadora de diseño propio. Esta cámara, capaz de detectar fotones individuales, está caracterizada por niveles de ruido extremadamente bajos y velocidades decenas de veces más altas que las cámaras parecidas ya existentes.
La estabilidad de la información cuántica almacenada en la nueva memoria perdura desde unos pocos microsegundos hasta decenas de microsegundos. En telecomunicaciones, las escalas de tiempo del orden del microsegundo son suficientes para llevar a cabo varios intentos de transmisión de una señal cuántica hasta la siguiente estación repetidora.
Los investigadores de la Universidad de Varsovia han reducido bastante los niveles de ruido en las señales cuánticas. Cuando la información es recuperada, la mayor parte del ruido se lo llevan consigo los fotones que son emitidos por las células de memoria, en una dirección distinta a la de los fotones que transportan la información cuántica relevante.

Información: http://www.opticsinfobase.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-22-21-26076

"La fusión de las computadoras y las comunicaciones ha tenido una influencia profunda en la manera en que están organizados los sistemas computacionales".

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INTERRUPTOR CUANTICO

Científicos de la Universidad de Granada y del Massachusetts Institute of Technology (MIT) de Cambridge (Estados Unidos), en colaboración con la University of Technology and Design de Singapur, han abierto las puertas para la construcción del primer interruptor cuántico de corriente controlado por simetría.

La fabricación de este dispositivo, que permitiría controlar y modificar las corrientes de energía a nivel atómico, es todavía un gran reto para la comunidad científica internacional, y podría servir, por ejemplo, para construir materiales aislantes controlados, o diseñar placas solares (células fotovoltaicas artificiales) más eficaces, que optimicen el transporte de energía y, por tanto, su rendimiento, usando la simetría como herramienta básica.
Este equipo de investigadores, cuyo trabajo ha sido publicado en la prestigiosa revista Physical Review B, de la American Physical Society, trabaja actualmente en un diseño realista de un interruptor cuántico de estas características (controlado por simetría), basado en átomos fríos en cavidades ópticas coherentes, y usando microresonadores acoplados a sendos baños para conectar el sistema con fuentes térmicas a diferentes temperaturas. El siguiente paso, explican, es que se pueda realizar experimentalmente un interruptor cuántico controlado por simetría usando como base este diseño.
En este trabajo, los científicos han descrito cómo la simetría, uno de los conceptos más profundos y poderosos de la física teórica, permite controlar y manipular el transporte de energía en sistemas cuánticos abiertos.

“Un sistema cuántico abierto no es más que un conjunto de átomos o moléculas en interacción, y sujetos a la acción de un entorno que los perturba constantemente. A día de hoy podemos manipular con precisión extrema estos sistemas, que constituyen los ladrillos con los que esperamos construir los futuros ordenadores cuánticos”, explica Pablo Ignacio Hurtado Fernández, profesor del departamento de Electromagnetismo y Física de la Materia de la Universidad de Granada y autor principal de este trabajo.  

La ‘magia’ de los sistemas cuánticos hace que, en presencia de una simetría, un sistema cuántico abierto pueda estar simultáneamente en diferentes estados estacionarios. Este trabajo demuestra que esta coexistencia de diferentes estados cuánticos se debe a la existencia de una transición de fase dinámica de primer orden, similar a la transición de fase del agua líquida a vapor, donde ambas fases (líquido y vapor) coexisten al mismo tiempo.
“Es más, puesto que la dinámica cuántica es reversible temporalmente (funciona igual ‘cámara adelante’ o ‘cámara atrás’), demostramos que esta transición de fase viene acompañada por otra gemela, pero que aparece para fluctuaciones muy raras de la corriente de energía”, señala Hurtado. La coexistencia cuántica inducida por la simetría permite almacenar de manera robusta múltiples estados cuánticos coherentes, lo que abre muchas posibilidades en computación cuántica, tal y como subraya Daniel Manzano, investigador del MIT y coautor del trabajo.

Para realizar las simulaciones de este trabajo, los investigadores han empleado el superordenador PROTEUS, perteneciente al Instituto Carlos I de Física Teórica y Computacional de la Universidad de Granada. PROTEUS es uno de los superordenadores de cálculo científico más potente de España, con una capacidad de cálculo de más de 13 TeraFlops que alcanza gracias a sus 1100 núcleos de procesamiento, 2,8 Terabytes de RAM y 48 TeraBytes de almacenamiento de datos.

Información adicioanl: http://phys.org/journals/physical-review-b/

"Investigar es ver lo que todo el mundo ha visto, y pensar lo que nadie más ha pensado". Albert Szent-Györgi


"End of transmission".

POLARITONES CUANTICOS

Los polaritones son partículas híbridas que tienen propiedades tanto de materia como de luz. 
La capacidad de controlar el flujo de polaritones en el modo ahora demostrado por el equipo internacional de Robert Dall y Elena Ostrovskaya, de la Universidad Nacional Australiana, ayudará a desarrollar tecnologías capaces de conectar la electrónica convencional con nuevas tecnologías lumínicas.
Los polaritones se forman en semiconductores cuando la luz láser interactúa con los electrones y los huecos con carga positiva de forma tan fuerte que ya no es posible distinguir luz de materia.

El equipo creó un rayo en espiral haciendo pasar al láser a través de una pieza de latón con un patrón de agujeros en espiral en ella. Se canalizó además hacia una microcavidad de semiconductor, una pequeña oblea de arseniuro de galio y aluminio, un material usado en LEDs, situada entre dos reflectores.-

Cuando la luz alcanza el semiconductor puede excitar electrones que, por interacción eléctrica atractiva, queden ligados al hueco que deja en el material. Se forma así una pseudo-partícula conocida como excitón. Tras una millonésima de segundo, el excitón está condenado a deshacerse emitiendo de nuevo el cuanto de luz o fotón. Si se encierran estos excitones en una cavidad óptica--un sistema de espejos donde la luz queda confinada durante un tiempo entre sus fronteras--, el fotón emitido puede ser reabsorbido por el material y el excitón puede resurgir.
Si este fenómeno coherente de reabsorción sucede más rápido que el tiempo que los fotones viven en la cavidad, nos adentramos en un régimen conocido como acoplo fuerte entre luz y materia, en el que excitones y fotones pierden su identidad para dar lugar a estas nuevas partículas híbridas conocidas como polaritones.

-Los vórtices habían aparecido previamente solo de forma aleatoria, y siempre en parejas y girando en direcciones opuestas. Sin embargo, usando la máscara espiral para estructurar el haz láser, los científicos han logrado generar un sistema con quiralidad que sigue una sola dirección. Además de ser una ventana hacia el mundo cuántico, podrían ser utilizados como portadores de información cuántica en los próximos ordenadores del futuro.

Información: http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.113.200404

"Solamente aquel que construye el futuro tiene derecho a juzgar el pasado". Friedrich Nietzsche

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QUBITS COMPRIMIDOS

Físicos canadienses ha demostrado por primera vez que es posible comprimir el tipo de datos válidos para los ordenadores del mañana, conocidos como bits cuánticos, o qubits.
Las computadoras cuánticas podrán buscar en bases de datos exponencialmente más rápido que los ordenadores convencionales. En parte, esto se debe a que un ordenador clásico procesa la información como 0 o 1, mientras otro cuántico puede almacenarla como los dos valores simultáneamente, por lo que pueden existir en una amplia gama de "superposiciones" de los dos estados.

Uno de los retos para estos nuevos ordenadores es la capacidad de comprimir los datos. Aephraim Steinberg, un físico cuántico de la Universidad de Toronto y sus colegas han trabajado para comprimir la información contenida en una serie de qubits idénticos. El estudio se publicará en Physical Review Letters.
En un ordenador convencional la tarea sería sencilla, ya que una serie de cualquier número de bits idénticos codifica esencialmente la misma información que un solo bit. Para los objetos cuánticos, sin embargo, este no es el caso. La naturaleza probabilística de la mecánica cuántica implica que la misma medición de qbits distintos, pero preparados de forma idéntica, reportará un rango de valores. Como tal, registrar con precisión el estado cuántico de un solo qubit consiste en tomar mediciones de múltiples copias idénticas y promediar los resultados.

Steinberg y su equipo han demostrado cómo reducir la proliferación de qubits aprovechando el hecho de que la mayor parte de la información codificada se refiere a su orden, en lugar de a su estado cuántico.
Por ejemplo, si tres qubits pueden estar cada uno en una superposición de 0 y 1, la medición de ellos daría ocho posibles resultados: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 o 111. Pero para las mediciones promediadas hay sólo cuatro opciones: 0, 1/3, 2/3 o 1. Por ejemplo, los rendimientos de 001 (0 + 0 + 1) / 3 = 1/3, así como 010 y 100 (los mismos dígitos, pero en un orden diferente); los rendimientos de 110 (1 + 1 + 0) / 3 = 2/3, al igual que 101 y 011.

La investigación se basa en el trabajo de un grupo de físicos teóricos dirigido por Isaac Chuang, del Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambridge, que en 2006 demostró matemáticamente que es posible construir un circuito que puede separar permutación y estado de información en qubits de forma separada. Steinberg y sus colegas han demostrado experimentalmente una práctica versión de tres qubit de esa idea, utilizando un láser y otros componentes ópticos.
Normalmente cada qubit se codifica en un fotón, pero los autores lo mejoraron, utilizando sólo dos fotones para codificar tres qubits. Codifican los primeros dos qubits utilizando la polarización y la información de ruta de un fotón, y el tercer qubit utilizando la polarización de un segundo fotón.
El equipo dice que esta proporción aumentará exponencialmente a medida que el número de qubits aumente, con la información del estado de 1000 qubits representada por sólo 10, y que a partir de 1 millón de qubits se comprima en 20.

Este trabajo arroja luz sobre algunas de las diferencias más notables entre la información en el mundo clásico y cuántico. Asimismo, se compromete a proporcionar una reducción exponencial de la cantidad de memoria cuántica necesaria para ciertas tareas.

Información: http://www.eurekalert.org/pub_releases/2014-09/cifa-pts092514.php

"Probablemente, una verdad muy general en la historia del pensamiento humano la constituya el hecho de que los más fructíferos descubrimientos tienen lugar en aquellos puntos en los que se encuentran dos líneas de pensamiento distintas". Werner Heisenberg 

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QUANTUM A TRAVES DEL CRISTAL

Científicos han logrado teletransportar el estado cuántico de un fotón a un cristal a través de 25 kilómetros de fibra óptica, demostrando que la información puede ser teletransportada de luz a materia.
El descubrimiento fue realizado por un equipo de la Universidad de Ginebra, y los resultados del estudio prueban que se puede mantener el estado cuántico de un fotón al ser transportado a un cristal sin necesidad de un contacto directo de las dos partes.
La teletransportación cuántica implica mover pequeños trozos de información de un lugar a otro de manera instantánea, a través de un fenómeno conocido como entrelazamiento cuántico. 
El entrelazamiento sucede cuando dos partículas ligadas actúan como gemelas, a pesar de estar separadas, esto quiere decir que la información es transferida instantáneamente de la una a la otra sin que haya un contacto físico.

En el experimento, los físico tomaron dos fotones entrelazados y enviaron uno a lo largo de 25km de fibra óptica, mientras el otro fue enviado a un cristal, que guardó su información. Un tercer fotón fue lanzado, como si se tratara de una bola de billar, a través de la fibra óptica para golpear al primer fotón, destruyendo ambos.
Pero los científicos descubrieron que la información del tercer fotón no fue eliminada, sino en realidad había sido transferida al cristal que contenía el segundo fotón entrelazado. 
Los resultados fueron publicados en la revista Nature Photonics. 

El hallazgo muestra que el estado cuántico de los dos fotones entrelazados, puede funcionar como un canal que habilita la teletrasnportación de luz a materia. Lo cual abre grandes posibilidades para el futuro de la investigación en teletransportación cuántica.
Tiempo es lo que falta para poder utilizar la teletransportación cuántica en los sistemas de comunicación, pero este descubrimiento muestra que en la física cuántica, la composición de una particula no es tan importante, sino su estado, ya que este puede existir y persistir afuera de diferencias tan extremas como las que distinguen a la luz de la materia.

Información : http://www.nature.com/nphoton/journal/vaop/ncurrent/full/nphoton.2014.215.html

"El tiempo es el cristal a través del cual se capturan los sueños". 

"End of transmission".

TODOS SOMOS BORG

Nuestro sistema global de vida necesita de telecomunicaciones, entre las cuales están las redes de satélites (telefonía, televisión, internet) sin las cuales nuestra civilización volvería a la era preinformática.

Para los que nos hemos acostumbrado a trabajar con la web y el mail, el día que va muy lenta o, simplemente, no va es como si nos hubiesen lobotomizado parte de nuestro cerebro: no podemos acceder a conocimientos y servicios a los que nos hemos habituado.

En una entrada de blog en el sitio web ISEE-3 Proyecto Reboot , el co-líder Dennis Wingo describió de "Borg"a los voluntarios de todo el mundo que aportaron sus ideas, cuando el equipo hizo una llamada para pedir ayuda sobre un tema de reiniciar un satélite de la NASA de 1978.

En el universo de ciencia ficción Star Trek, se establece en varios cientos de años en el futuro, cuando somos una civilización de viajeros espaciales, la humanidad se encuentra con una especie llamada los Borg. Los Borg son un conglomerado de especies que están asimiladas a una mente colectiva en cientos de miles de millones. Todos los Borg están conectados entre sí a través de un enlace de comunicaciones que permite que cada uno de ellos comparta con otros cada uno de sus pensamientos, aunque de una manera que borra la individualidad. 

Esta semana, con la llamada que nuestro equipo de reinicio ISEE-3 puso a la Internet en busca de ayuda en la depuración de nuestro problema en el sistema de propulsión, me he dado cuenta-dice Dennis Wingo- de que una parte importante de la humanidad ha llegado a un estado similar al de los Borg, donde el Internet tiende a convertirse en una mente colectiva para las comunicaciones y el intercambio de conocimientos. Todavía tenemos nuestra individualidad, todavía podemos desvincularnos a voluntad de la mente colectiva, pero de una manera que pocos filósofos o tecnólogos han imaginado, estamos conectados de una forma que nunca antes se creyó posible. Las implicaciones son asombrosas, y así es como nuestro proyecto ISEE-3 es un ejemplo del funcionamiento de la mente colectiva.

Creo que con el advenimiento de la computación cuántica la especie homo hábilis pasará a llamarse homo tecnologicus ó seremos Borg ?.

Información adicional: http://denniswingo.wordpress.com/2014/07/15/we-are-borg-crowdsourced-engineering-and-the-collective-mind-of-the-internet/

“Somos los Borg, sumaremos sus características biológicas y tecnológicas a las nuestras. Su cultura se adaptará para servirnos. La resistencia es inútil.” Los Borg de Star Trek

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QUBITS CONTROLADOS

Investigadores de Karlsruhe Institute of Technology (KIT) y sus socios franceses han dado un paso importante en el desarrollo de los ordenadores cuánticos. Usando un imán de una sola molécula, los científicos demostraron como los espines nucleares pueden ser manipulados con campos eléctricos.
Esta manipulación eléctrica permite la conmutación rápida y específica de bits cuánticos. Los resultados experimentales se publican en la revista Science. DOI: 10.1126/science.1249802
Uno de los objetivos más ambiciosos de la nanotecnología es lograr fabricar un ordenador cuántico. El objetivo de un equipo como este, basado en los principios de la mecánica cuántica, es resolver tareas mucho más eficientemente que una computadora clásica. Mientras que el ordenador tradicional trabaja con bits que tienen 2 valores: cero o uno, un ordenador cuántico utiliza bits cuánticos (qubits) como unidades de cómputo más pequeñas. Estos qubits pueden asumir valores intermedios, no solamente cero o uno. Los Qubits pueden ser espines nucleares, es decir momentos angulares de núcleos atómicos. Se orientan en relación con un campo magnético en dirección ascendente (up) o descendente (down).

Para integrar qubits nucleares en los circuitos electrónicos y desencadenar nuevos procesos de información, es necesario poder manipular eléctricamente estos espines. Un equipo de científicos del KIT y el Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) en Grenoble y Estrasburgo ha logrado por primera vez la manipulación de un solo espín nuclear de una manera puramente eléctrica.
Para sus experimentos, los investigadores utilizaron un transistor nuclear spin-qubit que consta de un sola molécula imán conectado a tres electrodos (fuente, drenaje y puerta). Este imán unimolecular consiste en una molécula de TbPc2 - un único ion metálico de terbio - que está cercado por las moléculas orgánicas ftalocianina de átomos de hidrógeno, nitrógeno y carbono. La brecha entre el campo eléctrico y el espín es puenteada por el supuesto efecto hyperfine-Stark que transforma el campo eléctrico en un campo magnético local. Este proceso de la mecánica cuántica puede transferirse a todos los sistemas de espin nuclear y, por lo tanto, abre perspectivas totalmente nuevas para integrar los efectos cuánticos en espines nucleares en circuitos.

Información adicional: http://www.sciencemag.org/content/344/6188/1135.short

"No siempre puedes controlar lo que sucede, pero sí puedes controlar el sentido que le das a lo que pasa".

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TRES FOTONES TRES LUGARES

El escepticismo de Einstein sobre la mecánica cuántica (él se refería a la extraña forma que tienen las partículas entrelazadas de mantenerse conectadas, incluso cuando están separadas por grandes distancias), puede llevar a un internet ultra-seguro. Por primera vez, se ha demostrado la distribución de tres fotones entrelazados cuánticamente en tres lugares diferentes, separados por varios centenares de metros.
La proeza la ha logrado un equipo de físicos del Instituto de Computación Cuántica (IQC) en la Universidad de Waterloo en Canadá. El entrelazamiento cuántico, descrito en una ocasión por Einstein como "acción fantasmal a distancia", es un fenómeno de la mecánica cuántica en el que existe una correlación muy fuerte entre las partículas cuánticas implicadas. Estos sistemas cuánticos no pueden describirse independientemente uno de otro, ni siquiera aunque estén separados por grandes distancias. 

Esto parece desafiar lo que Einstein llamó "el principio de acción local", la regla que indica que los objetos muy alejados unos de otros remotos no pueden influenciarse mutuamente de manera directa, y que un objeto está influenciado directamente sólo por los objetos de su entorno inmediato. Mediante la medición de estas correlaciones, los autores del experimento han logrado demostrar esta aparente propiedad que las partículas entrelazadas cuánticamente tienen para influirse mutuamente en sus respectivos estados, incluso cuando están separadas por grandes distancias.

Para probar más allá de toda duda que no hubiera variables locales ocultas que fueran responsables de la correlación entre los tres fotones, el equipo de Thomas Jennewein y Kevin Resch necesitaba separar a los fotones entrelazados de una manera que no permitiera que una señal coordinase el comportamiento de los fotones. Los investigadores lo hicieron emitiendo los fotones entrelazados desde el tejado del laboratorio, hacia grandes camiones con remolque, de tipo tráiler, equipados con instrumental científico y aparcados en sitios ubicados a varios cientos de metros del laboratorio.

Cada remolque contenía detectores, dispositivos de marcación de tiempo y generadores de números aleatorios. Los generadores de números aleatorios determinaban cómo se mediría el fotón en cada remolque, de forma independiente. Los dispositivos de marcación de tiempo garantizaban que las mediciones se hicieran en una ventana de tiempo muy pequeña, es decir, sin que ninguna información pudiera ser transmitida a tiempo de un lugar a otro durante el período de medición.
El experimento demostró que las tres partículas seguían entrelazadas cuánticamente a pesar de su distribución en tres lugares distintos.

Información adicional: https://uwaterloo.ca/news/news/experiment-opens-door-multi-party-quantum-communication

“Tenemos que comenzar por señalar que siempre que se ha creído detectar una relación o acción a distancia, como en los fenómenos del magnetismo, o de la gravitación, etc, la Física siempre ha acabado demostrando que la «acción a distancia» no era más que una mera apariencia –como no podía ser de otra manera desde una ontología no mágica–; es decir, que la acción no era «a distancia», sino mediada por una tercera materialidad o «mecanismo».” Bertrand Russell

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ENERGIA CUANTICA INALAMBRICA

Nikola Tesla (1856-1943) imaginó una tecnología para transmitir energía de manera inalámbrica y a distancias notables, hace casi un siglo, pero los intentos de hacer realidad una tecnología de este tipo solo habían dado como resultado hasta ahora un puñado de máquinas enormes y que sólo funcionan en distancias muy pequeñas, en comparación con su tamaño.
La situación puede que comience a cambiar a partir de ahora, gracias a unos investigadores que han demostrado la viabilidad de la transferencia inalámbrica de energía utilizando campos magnéticos de baja frecuencia a través de distancias mucho mayores que el tamaño del transmisor y el del receptor. Esto puede significar, por fin, el inicio de una línea de investigación y desarrollo que conduzca en el futuro a algo muy parecido a lo diseñado y soñado por Tesla.

El nuevo avance es fruto de los esfuerzos de un equipo de investigadores de la Escuela Pratt de Ingeniería en la Universidad Duke, en Durham, Carolina del Norte, Estados Unidos, y el Instituto de Investigación de Toyota de América del Norte, quienes se valieron de metamateriales para crear una "superlente" que enfoca campos magnéticos. La superlente traslada el campo magnético que emana de una bobina, a su gemela, situada a casi 30 centímetros (un pie) de distancia, induciendo una corriente eléctrica en la bobina receptora.

El experimento realizado por el equipo de Yaroslav Urzhumov, profesor de ingeniería electrónica y de computación en la Universidad Duke, constituye la primera vez que una configuración de esta clase consigue enviar con éxito y de forma segura, energía a través del aire, alcanzando una eficiencia varias veces mayor que la obtenible con el mismo equipamiento pero sin la superlente. Urzhumov reconoce que ya se han hecho anteriormente demostraciones de transmisión inalámbrica de energía mediante tecnología basada en metamateriales, concretamente en un laboratorio de investigación de Mitsubishi Electric, pero subraya que se hicieron con una limitación importante: La distancia a la que se transmitió inalámbricamente la energía fue casi igual al diámetro de las bobinas.
"En realidad es fácil aumentar la distancia de transferencia de energía mediante el recurso de simplemente aumentar el tamaño de las bobinas", explica Urzhumov. "Pero eso no tarda en dejar de resultar práctico, debido a las limitaciones de espacio en cualquier escenario realista". En cambio, la filosofía de diseño seguida por Urzhumov tiene por meta usar emisores y receptores de tamaño pequeño a distancias grandes, y la vía para lograrlo pasa por la superlente que enfoca campos magnéticos. Otra forma eficaz en principio para aumentar la energía transmitida inalámbricamente pero que no tarda en mostrarse inviable es la de, simplemente, aumentar la potencia. El problema es que eso conlleva campos magnéticos capaces de causar problemas, como por ejemplo atraer con notable fuerza objetos metálicos.

A pesar de esta limitación, Urzhumov considera que los campos magnéticos tienen ventajas importantes sobre los campos eléctricos a la hora de transferir energía de manera inalámbrica.
De cara al futuro, Urzhumov planea perfeccionar y ampliar drásticamente el sistema a fin de hacerlo más adecuado para escenarios realistas de transferencia inalámbrica de energía, por ejemplo el de recargar teléfonos móviles y otros dispositivos portátiles mientras están en movimiento, sin necesidad de conectarlos con un cable a una toma de corriente. Urzhumov también tiene previsto construir una superlente ajustable dinámicamente, que pueda por tanto controlar la dirección de enfoque de la energía.

Información adicional: http://www.pratt.duke.edu/news/superlens-extends-range-wireless-power-transfer

"El científico no busca un resultado inmediato. No espera que sus ideas avanzadas sean fácilmente aceptadas. Su deber es sentar las bases para los que vendrán, señalar el camino". Nikola Tesla


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FIBRA OPTICA CUANTICA

Se ha descubierto un modo de multiplicar por diez el rendimiento de las fibras ópticas.
La solución, simple pero imaginativa, reduce la cantidad de espacio necesario entre los pulsos de luz que transportan los datos, lo que permite un aumento drástico en la capacidad de las fibras ópticas.
Las fibras ópticas transportan los datos en forma de pulsos de luz a través de distancias de miles de kilómetros a velocidades tremendas. Son una de las glorias de la tecnología moderna de telecomunicaciones. Sin embargo, tienen capacidad limitada, debido a que en la fibra hay que alinear los pulsos de luz uno tras otro, separados por una distancia que no puede ser inferior a cierto límite mínimo, a fin de garantizar que las señales no se interfieran entre sí. Esto hace que en la fibra existan espacios vacíos que no se aprovechan para enviar datos.
Desde su aparición en la década de 1970, la capacidad de trasmisión de datos de la fibra óptica se ha incrementado cada cuatro años en un factor de diez, un hecho impulsado por el flujo constante de nuevas tecnologías que se ha mantenido durante bastante tiempo. Sin embargo, en los últimos años se ha llegado a un cuello de botella, y científicos de todo el mundo han estado tratando de salir de él.

Ahora el equipo de Luc Thévenaz y Camille Brès, de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) en Suiza, ha ideado un método para agrupar más los pulsos en las fibras, sin que ello origine problemas, reduciendo así el espacio entre los pulsos. Su enfoque hace posible el uso de toda la capacidad de una fibra óptica. Esto permitirá aumentar diez veces el rendimiento de los sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica, en su camino a la excelencia cuántica.


Información: http://www.nature.com/ncomms/2013/131204/ncomms3898/full/ncomms3898.html

"La excelencia no es un acto, sino un hábito". Aristóteles


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