Los efectos cuánticos son clave para una electrónica basada en el ADN

Artículo publicado por Cathal O’Connell el 21 de junio de 2016 en Cosmos Magazine

¿Podría la molécula de la vida convertirse en la molécula de la electrónica? Los científicos han dado otro paso adelante hacia hacerlo realidad.

Los patrones de los pares de bases del ADN que codifican nuestros genes, pueden también usarse para ajustar el flujo de la electricidad, según han descubierto investigadores estadounidenses.

El trabajo podría algún día llevarnos hasta una electrónica basada en el ADN, hecha de componentes mucho más pequeños que los que se comprimen en los actuales circuitos de ordenador basados en el silicio.

En Nature Chemistry un equipo dirigido por Nongjian Tao de la Universidad Estatal de Arizona describe cómo el patrón de bases (A, C, G o T) puede hacer que la electricidad fluya tan fácilmente por el ADN como por un cable metálico, o en pequeños saltos como en los semiconductores.

Electrónica basada en el ADN

Electrónica basada en el ADN Crédito: ALEX BELOMLINSKY

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El pelo suave ayuda a resolver la paradoja de la información en los agujeros negros

Artículo publicado por Edwin Cartlidge el 8 de junio de 2016 en physicsworld.com

Durante 40 años, los físicos han tenido problemas para resolver un problema propuesto por el astrofísico Stephen Hawking: que los agujeros negros parecen destruir toda la información que pasa por su horizonte de sucesos. Esta destrucción crea una “paradoja de la información de los agujeros negros”, debido a que contradice el determinismo, uno de los principios más fundamentales de la ciencia. Ahora, Hawking y dos colegas creen que han encontrado una forma de solventar el problema, al menos en parte, gracias a unas partículas sin masa que conservan la información, conocidas como “pelo suave”, que dicen que deberían rodear a los agujeros negros.

Fusión de dos agujeros negros

Agujeros negros Crédito: Simulating eXtreme Spacetimes

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El gato de Schrödinger vive y muere en dos cajas a la vez

Artículo publicado por Tushna Commissariat el 27 de mayo de 2016 en physicsworld.com

El gato de Schrödinger tiene ahora un segunda caja en la que jugar, gracias a un equipo internacional de físicos que ha creado un “estado de gato de Schrödinger” de dos modos, por primera vez. El experimento une dos propiedades puramente cuánticas, el “gato” (es decir, los fotones) está simultáneamente “vivo y muerto (en una superposición de estados) mientras que también se encuentra en dos posiciones a la vez (las dos cajas están entrelazadas entre sí).

El experimento es un avance hacia la creación de estados cuánticos mayores y más complejos que son necesarios para hacer que el computador cuántico sea una realidad. El equipo dice que el trabajo también demuestra un sistema lógico de dos qubits con un sistema integral de corrección de errores, lo que hace que sea un gran recurso para la metrología cuántica y las redes de comunicaciones cuánticas.

El gato de Schrödinger

El gato de Schrödinger

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El experimento de la doble rendija en un salón de los espejos

Artículo publicado el 21 de marzo de 2016 en el Instituto Max Planck

Una variación puramente cuántica del experimento clásico con dos átomos revela un sorprendente fenómeno de interferencia.

El experimento de la doble rendija está considerado entre los físicos como uno de los más elegantes de todos los tiempos. De acuerdo con el ganador del Premio Nobel, Richard Feynman, encapsula todo el misterio de la física cuántica. Demuestra, de modo impresionante, la naturaleza ondulatoria de la luz, y el fenómeno de la interferencia. Los científicos del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, en Garching, ha modificado la configuración del experimento clásico: en lugar de dos rendijas, usan dos átomos individuales dispersados por la luz. Como en el experimento original se da el fenómeno de la interferencia. Sin embargo, en este caso, también se da un fenómeno cuántico adicional, el cual están estudiando los físicos para saber cómo interactúa la luz con la materia. El éxito de este experimento dependía de que los físicos captaran y observaran átomos en un resonador con una precisión sin precedente. A largo plazo, quieren estudiar cómo pueden usarse estas observaciones para descubrir nuevas técnicas para el procesamiento de información cuántica.

double-slit-interference-comp

Patrón de interferencia en experimento de doble rendija

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Un programa informático imagina nuevos experimentos cuánticos

Artículo publicado por Phillip Ball el 24 de febrero de 2016 en physicsworld.com

La mecánica cuántica es tan difícil de comprender que incluso los expertos no confían totalmente en su intuición – y esto dificulta que los físicos propongan nuevos experimentos que pongan a prueba la teoría. Ahora, unos físicos de la Universidad de Viena, en Austria, han ideado un algoritmo para diseñar nuevos experimentos cuánticos que están más allá de nuestros sueños más descabellados.

La idea se desarrolló gracias al estudiante graduado Mario Krenn y sus colegas del grupo de física cuántica de Anton Zeilinger. El algoritmo tiene por nombre “Melvin”, y el equipo cree que podría ser capaz de explorar propiedades por el momento desconocidas de los sistemas cuánticos. Al hacer esto, Melvin llevaría la complejidad de los experimentos cuánticos a un nivel más allá de la imaginación de los diseñadores humanos.

Melvin juega a los dados

Melvin juega a los dados Crédito: iStockphoto/AndreyPopov

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Se demuestra el ‘surrealismo cuántico’

Artículo publicado por Kurt Kleiner el 19 de febrero de 2016 en CIFAR

Una nueva investigación demuestra que puede asimilarse el comportamiento de las partículas, a nivel cuántico, a bolas de billar que se deslizan por una mesa, y no como los simples borrones probabilísticos que sugiere la interpretación estándar de la mecánica cuántica. Pero hay una pega – los caminos que siguen las partículas no siempre se comportan como se esperaría a partir de unas trayectorias “realistas”, sino que a menudo se comportan de un modo conocido como “surrealista”.

Mecánica Cuántica

Mecánica cuántica Crédito: Shutterstock

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Los teóricos desentrelazan la identidad de partículas

Artículo publicado por Edwin Cartlidge el 12 de febrero de 2016 en physicsworld.com

Durante años, los físicos han debatido acerca de cómo cuantificar el entrelazamiento de partículas idénticas. Ahora, dos teóricos en Italia han demostrado que esto puede hacerse usando el formalismo normalmente aplicado a partículas no idénticas, siempre que las partículas se consideren juntas como un todo indivisible. Dicen que su trabajo podría mejorar el procesamiento de información cuántica, donde el entrelazamiento de partículas idénticas es esencial.

El entrelazamiento es un proceso mecánico cuántico puro que permite que dos o más partículas tengan una relación mucho más estrecha de la permitida por la física clásica, de tal modo que al medir el estado cuántico de una de ella, instantáneamente se fijará el de la otra, sin importar lo alejadas que estén.

Entrelazamiento cuántico

Entrelazamiento cuántico Crédito: Shutterstock/concept w

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La Teoría de Cuerdas se une a la Gravedad Cuántica de Bucles

Artículo publicado por Sabine Hossenfelder el 12 de enero de 2016 en Quanta Magazine

Las dos principales candidatas a una “teoría del todo”, que durante mucho tiempo se pensó que eran incompatibles, podrían ser las dos caras de la misma moneda.

Ocho décadas han pasado desde que los físicos se dieron cuenta de que las teorías de la mecánica cuántica y la gravedad no encajaban entre sí, y el misterio de cómo combinarlas sigue sin resolverse. En las últimas décadas, los investigadores han trabajado en el problema en dos vertientes distintas — la teoría de cuerdas, y la gravedad cuántica de bucles — que se consideran incompatibles por aquellos que las estudian. Pero ahora, algunos científicos defienden que unir fuerzas es la forma de avanzar.

Strings For Everything

Una Teoría del Todo Crédito: Rein Nomm

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El origen cuántico del espacio-tiempo

Artículo publicado por Ron Cowen el 16 de noviembre de 2015 en Nature News

Muchos físicos piensan que el entrelazamiento es la esencia de la rareza de la mecánica cuántica — y algunos ahora sospechan que también puede ser la esencia de la geometría del espacio-tiempo.

A principios de 2009, determinado a sacar el máximo partido de su primer año sabático de docencia, Mark Van Raamsdonk decidió abordar uno de los misterios más profundos de la física: la relación entre la mecánica cuántica y la gravedad. Tras un año de trabajo y consultas con sus colegas, envió un artículo sobre la materia a la revista Journal of High Energy Physics.

En abril de 2010, la revista rechazó el artículo — con un informe de uno de los revisores insinuando que Van Raamsdonk, físico en la Universidad de Columbia Británica en Vancouver, era un chiflado.

Agujero negro en la película Interstellar

Agujero negro en la película Interstellar (2014) Crédito: Warner Bros. Entertainment/Paramount Pictures

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Se observan, tal vez, extrañas fluctuaciones cuánticas del espacio vacío

Artículo publicado por Adrian Cho el 1 de octubre de 2015 en Science Magazine

El espacio vacío es de todo menos vacío, de acuerdo con la mecánica cuántica: en lugar de la nada, bulle con partículas cuánticas que aparecen y desaparecen continuamente. Ahora, un equipo de físicos afirma haber medido directamente dichas fluctuaciones, sin perturbarlas o amplificarlas. Sin embargo, otros dicen que no está claro qué mide exactamente el nuevo experimento — que podría encajar con un fenómeno que se origina en el famoso principio de incertidumbre de la mecánica cuántica.

“Existen muchos experimentos que han observado los efectos indirectos de las fluctuaciones del vacío”, señala Diego Dalvit, teórico en el Laboratorio Nacional de Los Álamos en Nuevo México, que no estuvo implicado en el trabajo actual. “si éste [nuevo experimento] es correcto, sería la primera observación directa de [las fluctuaciones] de campo”.

Experimento sobre fluctuaciones del vacío

Experimento sobre fluctuaciones del vacío Crédito: Adaptado de C. RIEK ET AL., SCIENCE (2015)

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