Crean microscopio cuántico capaz de mostrar lo que era imposible ver

Dará lugar a todo tipo de nuevas tecnologías, como mejores sistemas de navegación y máquinas de resonancia magnética

 

Madrid. Investigadores de la Universidad de Queensland (UQ), en Australia, crearon un microscopio cuántico, el cual revela estructuras biológicas que de otro modo sería imposible ver.

Esto abre el camino a las aplicaciones en biotecnología, y podría extenderse mucho más allá en áreas que van desde la navegación hasta la imagen médica, aseguraron científicos en la revista Nature.

Este microscopio se basa en la ciencia del entrelazamiento cuántico, un efecto que Albert Einstein describió como "interacciones fantasmales a distancia".

Warwick Bowen, del Laboratorio de Óptica Cuántica de la UQ y del Centro de Excelencia de Sistemas Cuánticos de Ingeniería (EQUS) del ARC, destaca que se trata del primer sensor basado en el entrelazamiento con un rendimiento superior al de la mejor tecnología existente.

"Este avance dará lugar a todo tipo de nuevas tecnologías, desde mejores sistemas de navegación hasta mejores máquinas de resonancia magnética. Se cree que el entrelazamiento está en el centro de la revolución cuántica y por fin hemos demostrado que los sensores que lo utilizan pueden sustituir al conjunto de instrumentos no cuánticos existentes", afirmó.

La hoja de ruta de las tecnologías cuánticas de Australia prevé que los sensores de ese tipo impulsen una nueva ola de innovación en los ámbitos de la sanidad, la ingeniería y el transporte.

Uno de los principales éxitos del microscopio cuántico es su capacidad para superar una "barrera difícil" en la microscopía tradicional basada en la luz.

"El entrelazamiento cuántico de este microscopio proporciona 35 por ciento más de claridad sin destruir la célula, lo que permite ver estructuras biológicas diminutas que de otro modo serían invisibles", explicó Bowen.

Según destaca, "las ventajas son evidentes: desde una mejor comprensión de los sistemas vivos hasta la mejora de las tecnologías de diagnóstico".

Sostiene que las oportunidades del entrelazamiento cuántico en la tecnología son potencialmente ilimitadas. "Está llamado a revolucionar la computación, la comunicación y la detección".

Concluyó: "La computación más rápida que cualquier equipamiento convencional posible fue demostrada por Google hace dos años, como la primera prueba de la ventaja absoluta en esa área. La última pieza del rompecabezas era la detección, y ahora hemos cerrado esa brecha. Esto abre la puerta a algunas revoluciones tecnológicas de gran alcance".

Trabajadores sanitarios celebran el cierre de un hospital temporal en Wuhan. TPG via ZUMA Press / dpa

Aunque la teoría principal sobre el origen del virus señala que este saltó de un animal al ser humano, la información de las agencias de inteligencia sobre la hospitalización de varios investigadores en noviembre de 2019 y la existencia de pruebas todavía sin examinar han empujado a Biden a pedir un nuevo informe

 

El coronavirus SARS-CoV-2 se detectó por primera vez en la ciudad china de Wuhan a finales de 2019. Desde entonces se ha extendido por todo el mundo, al menos 3,5 millones de personas han muerto por el virus y al menos más de 168 millones se han contagiado (estas son sólo las cifras de casos confirmados). Sin embargo, las investigaciones aún no han logrado identificar el origen del virus, un debate que sigue generando enfrentamientos políticos a nivel internacional y que vuelve a acaparar toda la atención tras la petición de Joe Biden a los servicios de inteligencia de "redoblar" sus esfuerzos e informarle en 90 días de sus conclusiones.

Aunque la teoría principal según la investigación de la OMS sigue siendo que el nuevo coronavirus saltó de un animal (el murciélago u otro) a los humanos pasando por un animal intermediario, de pronto, la teoría que sitúa el origen del virus en el laboratorio de Wuhan –inicialmente calificada por muchos como una conspiración sin fundamento– ha vuelto a cobrar relevancia.

¿Qué dice la investigación de la OMS sobre el origen del virus?

Un equipo internacional compuesto por 17 expertos chinos y otros 17 expertos internacionales llevaron a cabo este año un estudio conjunto sobre el origen del virus tras la resolución alcanzada en la Asamblea Mundial de la Salud. Tras una investigación en Wuhan de 28 días, de los cuales 14 los pasaron en cuarentena en un hotel, el equipo no alcanzó unas conclusiones definitivas y dejó todas las posibilidades abiertas. La investigación examinó cuatro posibles teorías y les asignó diferentes grados de probabilidad.

  • Transmisión zoonótica directa a los humanos: "considerado entre posible y probable"
  • Introducción en humanos a través de un animal intermediario: "probable a muy probable"
  • Mediante la cadena alimentaria o productos congelados: "posible"
  • Incidente en el laboratorio de Wuhan: "extremadamente poco probable"

Además, el informe final señala que aunque "muchos de los primeros casos estaban asociados con el mercado de mariscos de Huanan, un número de casos similar estaba asociado con otros mercados y algunos, con ninguno". "Actualmente no se puede trazar una conclusión firme sobre el papel del mercado de Huanan en el origen del brote o cómo entró la infección en el mercado", concluía.

¿Por qué EEUU quiere investigar el laboratorio?

Este miércoles, el presidente Joe Biden pidió a los servicios de inteligencia un informe en 90 días que intente aclarar el origen del virus, incluida la hipótesis de que hubo un accidente en el laboratorio. "Poco después de convertirme en presidente pedí a la comunidad de inteligencia preparar un informe con su análisis más actualizado del origen de la COVID-19, incluido si salió del contacto humano con un animal infectado o de un accidente en un laboratorio. Recibí ese informe este mes y he pedido un seguimiento adicional", dijo Biden. 

A día de hoy, la comunidad de inteligencia del país, compuesta por 18 organizaciones diferentes, contempla los dos escenarios. Dos de estas organizaciones se inclinan por la hipótesis del contacto humano, otra lo hace por la del laboratorio, aunque con un nivel de confianza bajo o moderado, y la mayoría cree que "no hay información suficiente para afirmar que una es más probable que la otra". 

La petición de Biden se produce después de que miembros de la comunidad de inteligencia informaran a la Casa Blanca de que todavía tienen una serie de pruebas sin examinar que requieren un análisis informático que podría aportar algo de luz al misterio del virus, según ha informado este viernes The New York Times citando fuentes de alto rango del Gobierno. Las mismas fuentes han rechazado describir ese tipo de pruebas.

China ha criticado el anuncio estadounidense, señalando que es una decisión política. "Esto muestra que la parte estadounidense ignora los hechos y la verdad y que tampoco está interesada en un rastreo serio y científico, sino que quiere utilizar la epidemia para estigmatizar, manipular políticamente y eludir responsabilidades", ha señalado el portavoz de Exteriores chino, Zhao Lijian.

¿Qué otros factores recientes promueven esta posibilidad?

The Wall Street Journal publicó el domingo una exclusiva citando un informe de inteligencia que afirmaba que tres investigadores del Instituto de Virología de Wuhan enfermaron en noviembre de 2019 y tuvieron que acudir al hospital. Según China, el primer caso detectado de coronavirus fue el 8 de diciembre.

Un día después de la publicación del artículo, Anthony Fauci, director del Instituto Nacional de Alergología y Enfermedades Infecciosas de EEUU, dijo: "No estoy convencido [de que se desarrollase de forma natural]. La gente que lo ha investigado dice que probablemente emergió de un animal que después contagió a personas, pero puede haber sido otra cosa".

La información del periódico coincide con lo publicado por la Administración Trump pocos días antes de dejar la Casa Blanca. El entonces secretario de Estado, Mike Pompeo, declaró: "El Gobierno tiene razones para creer que varios investigadores del Instituto de Virología de Wuhan enfermaron en otoño de 2019, antes del primer caso identificado, con síntomas consistentes tanto con la COVID-19 como con enfermedades estacionales comunes".

Por otro lado, el 14 de mayo un grupo de 18 prestigiosos científicos publicó un artículo en la revista Science en el que solicitaban que se investigase con mayor atención la teoría del laboratorio. "Las dos teorías no recibieron una consideración equilibrada. Solo 4 de las 313 páginas del informe [de la OMS] abordan la posibilidad de un accidente de laboratorio". "Debemos tomar en serio las dos hipótesis hasta que tengamos información suficiente".

La extraña muerte de tres mineros en 2012

La información del Departamento de Estado sobre el personal del laboratorio enfermo también mencionaba el caso de la mina en la provincia de Yunnan.

Según una investigación de The Times, en abril de 2012 seis mineros enfermaron con síntomas similares a la neumonía tras entrar en una mina a limpiar excrementos de murciélago. Tres de ellos murieron. Poco después, científicos chinos del Instituto de Virología de Wuhan investigaron el caso y extrajeron muestras de los murciélagos en la mina. Así identificaron el que hasta ahora es el virus más parecido al que causa la COVID-19

A falta de localizar el animal que pudo haber hecho de intermediario para el contagio de humanos –según la teoría más probable en la investigación de la OMS–, muchos han vuelto la mirada al laboratorio, que ha trabajado con este tipo de coronavirus a raíz de lo ocurrido en 2012. Según informa The Guardian, identificar los animales intermediarios en brotes anteriores de coronavirus ha sido un proceso largo, complicado e incierto.

En 2018, una delegación diplomática estadounidense visitó el laboratorio de Wuhan. "Los investigadores mostraron que varios coronavirus del estilo SARS pueden interactuar con ACE2, el receptor humano para los coronavirus SARS. Este hallazgo sugiere que los coronavirus de tipo SARS de los murciélagos pueden ser transmitidos a los humanos", señalaron posteriormente en telegramas diplomáticos enviados a Washington. También alertaban del peligro y problemas de seguridad en el laboratorio.

Peticiones de una nueva investigación internacional

"Estados Unidos seguirá trabajando con socios afines de todo el mundo para presionar a China para que participe en una investigación internacional completa, transparente y basada en pruebas, y para que facilite el acceso a todos los datos y pruebas pertinentes", afirmó el presidente Biden el miércoles ante la falta de respuestas del primer informe.

Otros países como Australia, Japón y Portugal también han mostrado durante la Asamblea Mundial de la Salud, que se reúne esta semana, su deseo de seguir investigando el origen del virus.

La investigación de principios de año solicitada por la OMS ha recibido críticas por supuesta falta de transparencia, así como falta de acceso a información relevante. También ha habido solicitudes para que la Asamblea Mundial de la Salud decida los próximos pasos en la investigación.

Por su parte, el Panel Independiente de Preparación y Respuesta a la Pandemia creado por la OMS ha solicitado a la Asamblea Mundial de la Salud que dé más poderes a la OMS "para investigar patógenos con potencial pandémico en todos los países, con acceso a corto plazo a los lugares pertinentes, suministro de muestras y visados permanentes para la entrada de expertos internacionales a los lugares donde se produzcan los brotes".

Por Javier Biosca Azcoiti

27 de mayo de 2021 22:09h

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Publicado enInternacional
El instrumento experimental Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment (MOXIE).NASA/JPL-Caltech

La prueba tuvo lugar el 20 de abril y fue realizada por un instrumento experimental del tamaño de una tostadora a bordo del róver.

 

El róver Perseverance de la NASA ha logrado convertir en oxígeno parte de la delgada atmósfera de Marte, rica en dióxido de carbono (CO2), comunicó este miércoles la agencia espacial estadounidense.

La prueba tuvo lugar el 20 de abril –el 60º día marciano desde que la misión aterrizó el pasado 18 de febrero en el planeta rojo– y fue realizada por un instrumento experimental del tamaño de una tostadora a bordo del róver, denominado 'Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment' (MOXIE).

La atmósfera marciana está compuesta en un 96% por dióxido de carbono. Por su parte, el MOXIE funciona separando los átomos de oxígeno de las moléculas de dióxido de carbono, que están formadas por un átomo de carbono y dos de oxígeno. El producto de desecho, el monóxido de carbono, se emite a la atmósfera marciana. 

Durante este primer experimento, el instrumento produjo unos 5 gramos de oxígeno, equivalentes a unos 10 minutos de oxígeno respirable para un astronauta. El dispositivo está diseñado para generar hasta 10 gramos por hora.

"Se trata de un primer paso fundamental para convertir el dióxido de carbono en oxígeno en Marte", subrayó Jim Reuter, administrador asociado de la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial (STMD) de la NASA. "MOXIE tiene más trabajo que hacer, pero los resultados de esta demostración tecnológica son muy prometedores a medida que avanzamos hacia nuestro objetivo de ver algún día a seres humanos en Marte", agregó.

Como este proceso de transformación requiere altos niveles de calentamiento para alcanzar una temperatura de aproximadamente 800 °C, el MOXIE está fabricado con materiales resistentes al calor. Entre ellos se encuentran piezas de aleación de níquel impresas en 3D, que calientan y enfrían los gases que fluyen por su interior, y un aerogel ligero que ayuda a retener el calor. Mientras, un fino revestimiento de oro en su exterior refleja el calor infrarrojo, evitando que se irradie hacia el exterior y pueda dañar otras partes del Perseverance.

Publicado: 22 abr 2021 08:23 GMT

Rusia anunció que construirá su propia estación espacial

El primer módulo estaría listo en 2025

El gobierno de Rusia anunció este martes que tendrá lista la construcción del primer módulo de su propia estación espacial para 2025, luego de deslizar que podría abandonar la Estación Espacial Internacional (ISS, por sus siglas en inglés).

 “El primer módulo básico para la nueva estación orbital rusa ya está en construcción. El objetivo es que esté listo para ser lanzado en órbita en 2025”, reveló el jefe de la agencia espacial rusa Roscosmos, Dmitri Rogozin, a través de la aplicación Telegram.

Rogozin también publicó un video que muestra los trabajos del proyecto, los cuales se están llevando a cabo en el taller 439 de la corporación constructora de cohetes y aparatos espaciales Energía.

El anuncio se produjo después de que el viceprimer ministro, Yuri Borisov, sugiriera el domingo que Moscú se retiraría de la ISS en 2025 con el objetivo de enfocarse en la construcción de su propia estación.

A pesar de esto, Roscosmos indicó este martes que la decisión se tomaría después de 2024 “sobre la base del estado técnico” de la estación. Según Moscú, la ISS deja mucho que desear, ya que posee módulos que “casi han llegado al final de su vida".

A principios de abril, el director de vuelo del segmento ruso de la ISS, Vladimir Soloviev, estimó que la vida útil del ISS podía prolongarse hasta 2030, pero que esperaba “una avalancha de fallos” a partir de 2025.

En tanto, Borisov resaltó que el estado de envejecimiento del ISS vaticinaba una “catástrofe”. 

 “No podemos poner en peligro las vidas” de los cosmonautas, manifestó el viceprimer ministro y luego planteó que la futura estación espacial rusa podría colocarse en una órbita más alta que la ISS y servir de “punto de transferencia intermedio para vuelos a la Luna”.

La explotación de la Estación Espacial Internacional es uno de los pocos ámbitos de cooperación entre Rusia y Estados Unidos, que se encuentran en un período de tensiones desde 2014.

El pasado 17 de abril los cosmonautas rusos Serguei Ryzhikov y Serguei Kud-Sverchkov y la astronauta estadounidense de la NASA Kate Rubins aterrizaron en la estepa de Kazajistán tras permanecer durante medio año a bordo de la ISS.

Perseverance inicia su búsqueda de vida microbiana en Marte

Acaban de escuchar una ráfaga de viento en la superficie de Marte, captada por el micrófono y enviada de regreso a la Tierra, expresó este lunes un extasiado Dave Gruel, ingeniero principal del subsistema de cámara y micrófono de la secuencia de entrada, descenso y aterrizaje (EDL, por sus siglas en inglés) de la misión al planeta rojo, en una conferencia de prensa en la sede del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL, por sus siglas en inglés) de la NASA en California.

El video de unos tres minutos, aunque sin sonido porque el micrófono no funcionó, muestra la parte del descenso en que se abren los paracaídas a fin de reducir la velocidad para posarse sobre una superficie amarronada y rocosa.

El equipo de ingenieros que mostró el video, audios e imágenes del planeta rojo afirmó que todos los sistemas están funcionando para comenzar la misión tras un viaje de siete meses.

El Perseverance, del tamaño de un automóvil Mini Cooper, arribó con éxito el jueves en Marte y apenas posó sus ruedas en la superficie envió dos primeras fotografías del cráter Jezero, de entre unos 3 mil 800 y 3 mil 900 millones de años; se cree que en el pasado era un antiguo lago y delta de un río que se secaron.

El robot buscará señales de antigua vida microbiana analizando el suelo y las rocas del cráter. La mayoría de las cámaras que lleva son a color, pero también se toman imágenes en blanco y negro para aprovechar otros datos, explicó Hallie Gengl, ingeniera del JPL y quien encabeza el equipo de sistemas de datos de los instrumentos.

La nave también posee dispositivos que le permitirán prepararse para la exploración futura del planeta rojo, incluida una máquina del tamaño de una batería de automóvil que intentará producir oxígeno a partir del dióxido de carbono marciano.

También tiene un taladro y otros instrumentos para recolectar muestras de rocas y del suelo marcianos, a fin de almacenarlos en tubos sellados para que los recoja una futura misión, posiblemente con humanos, para transportarlos de regreso a la Tierra.

Adosado al robot, un pequeño helicóptero de 1.8 kilos llamado Ingenuity, con cámaras a color y video, intentará explorar la superficie cercana navegando por la delgada atmósfera del planeta.

Por otra parte, Robert Zubrin, fundador y presidente de la organización Mars Society y autor del libro Alegato a Marte (The Case for Mars, 1996), calificó de ambicioso el plan de Elon Musk de enviar a un millón de colonos al planeta rojo hacia 2050.

Pero sí podemos enviar para esta fecha a un millar de personas a Marte y crearán las capacidades industriales y agrícolas para asegurar la vida de muchas más. Cuanta más gente vaya y nazca allí, más rápido se expandirá nuestra presencia: para 2070 seremos una ciudad que en 2100 tendrá un millón de habitantes o incluso más, vaticinó Zubrin.

A la pregunta de si será posible evitar las víctimas humanas en la colonización de Marte, el científico señaló que siempre hay un riesgo en la exploración, pero las grandes cosas no se logran sin empuje.

Remató con la expresión del primer cosmonauta del planeta, Yuri Gagarin: ¡Vámonos!

El interés hacia la colonización del planeta rojo se reavivó estos días gracias al arribo de Perseverance.

PauliNet, una estimación de función de onda de aprendizaje profundo que logra soluciones casi exactas de la ecuación electrónica de Schrödinger para moléculas con hasta 30 electrones.Foto Nature Chemistry

Científicos buscan estimar el estado fundamental de la fórmula, desarrollada por el físico austriaco Erwin Schrödinger

Científicos de la Freie Universität Berlin desarrollaron un método de inteligencia artificial (IA) para calcular el estado fundamental de la ecuación de Schrödinger en química cuántica.

 

La ecuación de Schrödinger, desarrollada por el físico austriaco Erwin Schrödinger en 1925, por la que ganó el premio Nobel de Física en 1933, describe la evolución temporal de una partícula subatómica masiva de naturaleza ondulatoria y no relativista. Es de importancia central en la teoría de la mecánica cuántica, donde representa para las partículas microscópicas un papel análogo a la segunda ley de Newton en la mecánica clásica. Esas partículas incluyen a los electrones, así como sistemas, como núcleos atómicos.

El objetivo de la química cuántica es predecir las propiedades químicas y físicas de las moléculas basándose únicamente en la disposición de sus átomos en el espacio, evitando la necesidad de experimentos de laboratorio que consumen mucho tiempo y recursos. En principio, esto se puede lograr resolviendo la ecuación de Schrödinger, pero en la práctica esto es extremadamente difícil.

Hasta ahora había sido imposible encontrar una solución exacta para moléculas arbitrarias que se puedan calcular de manera eficiente, pero el equipo de Freie Universität desarrolló un método de aprendizaje profundo que puede lograr una combinación sin precedente de precisión y eficiencia computacional.

Impacto significativo

La IA ha transformado muchas áreas tecnológicas y científicas, desde la visión por computadora hasta la ciencia de los materiales. “Creemos que nuestro enfoque puede tener un impacto significativo en el futuro de la química cuántica”, destacó en un comunicado Frank Noé, quien dirigió el equipo. Los resultados se publican en la revista Nature Chemistry.

La función de onda es fundamental tanto para la química cuántica como para la ecuación de Schrödinger, un objeto matemático que especifica completamente el comportamiento de los electrones en una molécula. Es una entidad de alta dimensión y, por tanto, es extremadamente difícil captar todos los matices que codifican cómo los electrones individuales se afectan entre sí. De hecho, muchos métodos de la química cuántica abandonan por completo la expresión de la función de onda y, en cambio, sólo intentan determinar la energía de una molécula determinada. Sin embargo, esto requiere que se hagan aproximaciones, lo que limita la calidad de predicción de tales técnicas.

Otros métodos la representan con el uso de una inmensa cantidad de bloques de construcción matemáticos simples, pero son tan complejos que son imposibles de poner en práctica para más de un simple puñado de átomos. “Escapar del equilibrio habitual entre precisión y costo computacional es el mayor logro de la química cuántica”, explicó Jan Hermann, de Freie Universität Berlin, quien diseñó las características clave del método en el estudio. “Hasta ahora, el valor atípico más popular es la teoría funcional de la densidad extremadamente rentable. Creemos que el enfoque profundo del Monte Carlo cuántico, el enfoque que proponemos, podría ser igualmente, si no más, exitoso. Ofrece una precisión sin precedente en un costo computacional todavía aceptable”.

La red neuronal profunda diseñada por el equipo del profesor Noé es una nueva forma de representar las funciones de onda de los electrones. “En lugar del enfoque estándar de componer la función de onda a partir de elementos matemáticos relativamente simples, diseñamos una red neuronal artificial capaz de aprender los pautas complejas de cómo se ubican los electrones alrededor de los núcleos”, señaló.

Principio de exclusión de Pauli

“Una característica peculiar de las funciones de onda electrónicas es su antisimetría. Cuando se intercambian dos electrones, la función de onda debe modificar su signo. Tuvimos que incorporar esta propiedad en la arquitectura de la red neuronal para que el enfoque funcione”, agregó Hermann. Esta característica, conocida como “principio de exclusión de Pauli”, es la razón por la que los autores llamaron a su método PauliNet.

Además del principio de exclusión de Pauli, las funciones de onda electrónicas también tienen otras propiedades físicas fundamentales, y gran parte del éxito innovador de PauliNet es que integra estas propiedades en la red neuronal profunda, en lugar de permitir que el aprendizaje profundo las resuelva simplemente observando los datos.

“La integración de la física fundamental en la IA es esencial para su capacidad de realizar predicciones significativas en el campo. Aquí es realmente donde los científicos pueden hacer una contribución sustancial a la inteligencia artificial, y exactamente en lo que se centra mi grupo”, sostuvo Noé.

Aún quedan muchos desafíos por superar antes de que el método de Hermann y Noé esté listo para su aplicación industrial. “Ésta sigue siendo una investigación fundamental, pero es un nuevo enfoque a un antiguo problema de la ciencia molecular y de los materiales, y estamos entusiasmados con las posibilidades que abre”, coinciden los autores.

Un componente de la computadora cuántica de Google en el laboratorio de la empresa en Santa BárbaraGoogle

La eficiencia de la nueva alternativa a las supercomputadoras 'comunes' ha quedado demostrada en tareas que resultan muy complejas para estas, según un experto ruso.

En octubre de 2019, Google se proclamó líder de la computación cuántica tras presentar una máquina capaz de realizar en 200 segundos un cálculo que la supercomputadora más potente habría realizado en varios miles de años. 

Sin embargo, hace unos días el proyecto Jiuzhang, con sede en Shanghái (China) presentó otra computadora cuántica "10.000 millones de veces más rápida" que la de Google.

El relevo de la 'supremacía cuántica' se efectuó de forma tan rápida e implica a tecnologías tan diferentes, que incluso para los expertos en informática supone un desafío hacer comparaciones y evaluar el progreso en términos de su uso científico. El jefe del equipo 'Tecnologías informáticas cuánticas' del Centro Cuántico Ruso, Alexéi Fiódorov, sostiene que las computadoras cuánticas construidas sobre distintos principios de funcionamiento pueden ser útiles en distintas misiones.

Los logros de la computadora cuántica china tienen naturaleza óptica y utilizan fotones como unidades portadoras de información cuántica, mientras que los inventores de Google recurrieron a los circuitos de superconductores, aclaró el experto en declaraciones al sitio web Meduza.

De momento, solo se trata de experimentos en los que las tareas se plantearon deliberadamente de tal forma "que fueran difíciles de resolver con ayuda de las computadoras clásicas", según Fiódorov. Así, Google mostró el modelado de unos circuitos cuánticos aleatorios, algo muy complicado para la computación común a causa del enorme número de posibles estados en que debe estar el sistema sucesivamente.

Costes operacionales

Operar las supercomputadoras, incluso para verificar las estimaciones del tiempo en los mencionados experimentos, tiene su precio. De hecho, el informático Scott Aaronson reveló recientemente en su blog que el cumplimiento de una tarea concebida por él para la mejora del cálculo supuso un gasto de 400.000 dólares del presupuesto del proyecto, debido a lo costoso que es el tiempo de una supercomputadora.

Aaronson, que hizo la revisión por pares del artículo chino en Science, preguntó a los autores por qué solo verificaron los resultados de su experimento hasta los 26 o 30 fotones, mientras que las computadoras disponibles permitirían llevar ese número a los 40 o 50. Dos semanas después los autores le reportaron que habían aumentado el número a 40, pero asumiendo los enormes gastos mencionados.

El futuro de los proyectos cuánticos

Además de estos dos sistemas, se llevan a cabo en varios países experimentos con dispositivos computacionales a base de los átomos ultrafríos e iones. En general, estas cuatro plataformas están consideradas como las más prometedoras en el desarrollo de las computadoras cuánticas, siendo capaces de demostrar su supremacía frente a las supercomputadoras 'comunes'. Sin embargo, no está claro cuál de ellas llegará a ser la más exitosa, admite Fiódorov.

Entre los usos prácticos prioritarios de la computación cuántica, el representante del centro ruso destaca la búsqueda por computadora de nuevas medicinas o la predicción de materiales con propiedades insólitas, entre otras tareas que usan el aprendizaje por máquina

Fiódorov pronostica que el próximo paso consistirá en demostrar la supremacía cuántica en alguna tarea útil y demandada, como el modelado de sistemas complicados físicos, químicos, biológicos u otros. Además, recuerda que Rusia también ha entrado en la carrera cuántica y tiene un 'mapa de ruta' para el desarrollo de los cálculos cuánticos.

Publicado: 8 dic 2020 00:33 GMT

Interior de un prototipo de detector de neutrinos para la mina de Dakota del Sur, construido con finas mallas metálicas en el CERN./CERN. — CERN./CERN

El proyecto DUNE es el más importante de física fundamental en Estados Unidos de las últimas décadas.

Homestake fue la mayor y más profunda mina de oro de de Norteamérica hasta que se cerró en 2002 tras 125 años de funcionamiento. Este remoto lugar de Dakota del Sur se convirtió oficialmente en 2007 en un laboratorio subterráneo de física fundamental, aunque ya mucho antes se habían instalado en sus profundas cavernas algunos experimentos, incluido uno que mereció el premio Nobel. Ahora se anuncia la nueva etapa para convertir la mina en sede del megaproyecto científico más importante de las últimas décadas en Estados Unidos, el Long-Baseline Neutrino Facility, dedicado a estudiar las partículas fundamentales llamadas neutrinos.

Para hacer realidad este enorme detector de neutrinos hará falta excavar 800.000 toneladas de rocas para obtener tres gigantescas cavernas conectadas, de siete pisos de altura, a más de kilómetro y medio de profundidad, que puedan albergar los detectores y el equipamiento complementario en una superficie de 16.000 metros cuadrados. Es seguramente una de las mayores y más difíciles obras públicas de ingeniería que se realizarán en Estados Unidos esta década y se ha adjudicado a la compañía minera Thyssen Mining, ha anunciado el laboratorio nacional Fermilab, que coordina este proyecto internacional con el que Estados Unidos quiere recuperar protagonismo en la física de partículas. Se utilizarán explosivos y una tuneladora de cuatro metros de diámetro.

En los cuatro módulos de detección subterráneos en la mina, llamados DUNE y que están aislados de cualquier tipo de interferencia, se recibirá un intenso haz de neutrinos procedentes de un acelerador de partículas, la otra pata del proyecto, que se construye a 1.300 kilómetros de distancia en Fermilab (Illinois). Los neutrinos son las partículas con masa más abundantes en el Universo pero resultan sumamente difíciles de detectar porque apenas interactúan con el resto de la materia. Saber más sobre su papel en la existencia de la materia, buscar fenómenos subatómicos que contribuyan a la unificación de las fuerzas o poder ser testigos del nacimiento de una edtrella de neutrones o un agujero negro son algunos de los objetivos de este proyecto. En él participan más de 1.000 científicos de 30 países, entre ellos España, y pretende ser la base de la investigación internacional sobre neutrinos durante décadas, siguiendo en las huellas de otros detectores en lugares profundos, como el canadiense Snolab (antes Sudbury) o el italiano Gran Sasso.

El megaproyecto está financiado con fondos públicos, en su mayor parte a través del Departamento de Energía, y también con aportaciones del Estado de Dakota del Sur y donaciones como la del mecenas Denny Sanford, que dio nombre al laboratorio subterráneo en la antigua mina. Sin embargo, como en todos los grandes proyectos, el aspecto económico es un problema. Han aumentado los costes previstos sobre los 2.600 millones de dólares presupuestados, en parte porque los socios internacionales remolonean en concretar su participación, y se teme que el proyecto tenga que retrasarse o recortar sus objetivos iniciales. La pandemia del coronavirus tampoco ayuda.

Por otra parte, que empiece la excavación a gran escala constituye un hito en el proyecto científico pero desde hace años están en marcha los preparativos para construir el laboratorio. La cooperación con el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), otra gran instalación científica, es estrecha y en sus instalaciones junto a Ginebra se están ensayando los prototipos de detectores que se instalarán en Sanford, construidos con piezas procedentes de varios países. "La comunidad de física de partículas está preparándose de varias formas para cuando esté listo DUNE", ha comentado Stefan Soldner-Rembold, de la Unversidad de Manchester y portavoz de esta infraestructura. "Es un ejemplo estupendo de colaboración; mientras se excava en Dakota del Sur, los socios de DUNE en todo el mundo están diseñando y construyendo las partes de los detectores".

En la propia mina se han ensayado a pequeña escala las explosiones controladas para ensanchar las cavernas. El plan es subir las rocas a la superficie por un elevador, triturarlas y luego transportarlas por la ruta de un antiguo tranvía minero hasta una gigantesca corta a cielo abierto situada en las proximidades, que data de los años 80 del pasado siglo. Todo ello hay que hacerlo con el menor impacto ambiental posible y sin trastocar los otros experimentos que se llevan a cabo en la antigua mina. La excavación durará unos tres años y se espera que el detector esté listo en 2026.

embargo, vendrá después de que esté terminada la obra civil, porque los detectores contendrán unas 70.000 toneladas de argón líquido, que debe mantenerse a 184 grados bajo cero. Como hacer llegar el argón a tal profundidad y cómo mantenerlo a esa bajísima temperatura solo es posible con tecnologías que derivan de las utilizadas en la industria del gas natural. Los físicos de partículas, sin embargo, tienen ya una amplia experiencia con estos sistemas criogénicos que luego encuentran aplicaciones en otros aspectos técnicos no ligados a la investigación física, como por ejemplo en medicina.

24/11/2020 07:48

Dispositivo de Dsruptive en funcionamiento

La implementación de chips o dispositivos dentro de la piel humana ya es posible. Una empresa en Suecia, con origen español, está utilizando esta idea para buscar soluciones en el ámbito sanitario.

 

Juanjo Tara, ingeniero informático, diseña dispositivos implantables en humanos desde 2016. Él, en concreto, tiene dos implantados, uno en cada mano. Cada vez que pasa una de sus manos por su teléfono, como hace durante la entrevista para hacer una demostración, se enciende una luz LED parpadeante debajo de la piel, indicando que el dispositivo está siendo usado. Pero utiliza un reloj analógico, porque considera que la utilización de la tecnología es una decisión personal y libre.

Con 19 años salió de Almería para empezar a formarse. Desde entonces, ha vivido en Madrid, Bruselas, Oslo, Estocolmo y China. Ahora, con 35, ha vuelto a la ciudad en la que nació para establecer la oficina de ingeniería de su empresa, DSruptive, que se dedica a vender implantables tecnológicos para humanos desde su lanzamiento, hace un año, y desde Suecia, donde tiene su sede.

Con su tecnología, que por ahora solo venden a empresas, el usuario puede entrar en su edificio de oficinas, hacer fotocopias o abrir su cuenta de LinkedIn en un móvil al que acerque su mano. Juanjo Tara asegura que esto es solo el principio. En la actualidad están desarrollando dos proyectos en paralelo, uno de ellos directamente relacionado con la sanidad, como por ejemplo, para que el dispositivo sea capaz de medir la temperatura corporal del usuario. El emprendedor y mentor de Open future de Telefónica contesta a las preguntas de elDiario.es días después de haber cerrado una ronda de financiación de 400.000 euros para seguir con el proyecto. “Podría usarse para monitorear la propagación de una epidemia como el virus COVID-19”, se puede leer en la página web de DSruptive

Además, la pandemia de COVID-19 hizo viral la pregunta sobre si era posible que a través de una vacuna se implantara un chip en las personas. Juanjo Tara fue uno de los expertos que lo desmintió.

¿Cómo empezó a interesarse por este tipo de dispositivos?

Pienso mucho en la evolución tecnológica. Al principio, se necesitaba un ordenador de mesa. Luego, se pasó a la era del ordenador personal y se convirtió en una herramienta más. De eso hemos pasado al móvil, coche y relojes inteligentes… Cada vez la tecnología se acerca más al cuerpo. El móvil lo puedes separar, pero un smartwatch ya está sobre el cuerpo. El siguiente paso de la tecnología es pasar la pequeña gran frontera que es la piel. 

Yo creo que va a llegar, aunque la pregunta es cuándo. Si preguntamos a la gente, puede contestar que en veinte años, pero si tenemos la tecnología ahora, se puede empezar a desarrollar. Va a llegar porque cada vez queremos saber más de nosotros, queremos más información. Será nuestro dispositivo u otro, pero va a pasar.

En España eso puede sonar un poco a ciencia ficción.

En Suecia hay unas 10.000 personas con un dispositivo implantado. Estamos vendiendo miles de unidades a Japón y Estados Unidos. En Londres empieza a moverse también. Es cuestión de tiempo. Requiere un esfuerzo para que en cada país haya empresas que promuevan, vendan, distribuyan… y cada país tiene una legislación diferente. Pero va a llegar y, mientras llega, nosotros hemos decidido apostar por la parte médica. Estamos trabajando en un dispositivo nuevo que todavía no podemos decir qué va a hacer, pero podemos decir que ya estamos haciendo los ensayos clínicos en el hospital de Estocolmo. Entendemos que por ahí, por la sanidad, puede haber mucho más impacto a nivel sociedad.

¿Cuáles son las actuales funciones del dispositivo?

Este dispositivo fue una prueba de concepto, mi demostración de que podemos hacer una tecnología nueva o que todavía no estaba desarrollada. En Suecia, el tren lo tiene integrado, puedes llevar el billete en el dispositivo y pasar la mano para entrar. En el centro de oficina de negocios donde estamos, no se lleva tarjeta, se entra pasando la mano. Igual que en las máquinas de vending, para entrar al despacho, hacer fotocopias o traspasar información. Puedo poner información de mi LinkedIn y pasarlo por tu móvil y que lo lea. Es como una tarjeta, que utiliza tecnología NFC. 

¿Se puede utilizar para pagar? Suecia espera operar “sin efectivo” para el año 2023.

Ahora mismo, para pagos tradiciones como con Visa o Mastercard no, porque hace falta hacer una certificación con ellos, aunque imagino que llegará un momento en el que se consiga. 

¿Cómo funciona el dispositivo? ¿Qué tipo de información almacena?

La información se la mandas tú a través de una aplicación de móvil. Se puede encriptar y poner contraseña o que una parte sea pública y otra privada. Tiene muchas configuraciones. Es un dispositivo pasivo, de dos kilobytes de memoria, que solo funciona cuando lo acerco al NFC. Mientras, está apagado, como si no existiese. No tiene botones y nosotros no queremos que sea un dispositivo que esté constantemente encendido. Queremos que se active cuando el usuario lo decida, para que no pierda el control de la tecnología. Tenemos una serie de valores éticos que no queremos pasar.

Ningún dispositivo puede ser implantado forzosamente. Es decir, ninguna empresa puede obligar a nadie a ponérselo. Intentamos que el proceso sea super transparente para que quien lo tenga sea porque él ha decidido tenerlo. Es la base de nuestro trabajo, como entendemos que estos dispositivos tienen que funcionar. Que no nos suene a la serie Black Mirror.

¿Cómo ha afectado la COVID-19 a vuestro proyecto?

El coronavirus ha conseguido poner la salud en el punto de mira de la opinión pública, que haya una conciencia de que la salud es lo más importante. A largo plazo, la pandemia va a marcar una generación.

Lo que ha hecho esta situación ha sido acelerar la digitalización, porque con el confinamiento hubo una hipernecesidad de comunicación a través de la tecnología, y eso ha hecho que la curva de aprendizaje fuese exponencial, aunque la brecha digital se ha notado bastante. Al final si la tecnología cubre una necesidad que realmente tenemos, la vamos a usar, el problema es que estamos sobresaturados de tecnología sobre cosas que no necesitamos. 

Por ejemplo, si el día de mañana tenemos que usar unas lentillas o gafas de realidad virtual porque es el siguiente paso para comunicarnos como es el Whatsapp de ahora, vamos a aprenderlo, porque al final lo que te aporta es mucho más que las desventajas. Ahora, continuamos haciendo un juicio de valor sobre la tecnología, pero el esfuerzo cuando es natural está bien.

En vuestro campo, ¿cómo se conectan la parte de tecnología y la salud?

Si empezamos a usar tecnología implantable electrónica que dura de entre 30 a 50 años, lo mismo podemos aportar nuevas soluciones frente a las medidas temporales actuales. Si conseguimos desarrollar un dispositivo que puede estar toda la vida contigo, que te va a medir parámetros médicos cuando los necesites… podemos llegar a una salud 2.0. Un tipo de tecnología que aprende para ti. 

Ahora, por ejemplo, si una persona necesita hacerse una prueba médica, la prueba se realiza en un lugar y momento determinados. Y ya está. Es una fotografía en un instante, pero lo mismo, por lo que sea, puede que esa no sea la imagen real. No hay un dispositivo que haga un seguimiento a diario. Por ahí es por donde nosotros queremos enfocarnos. Pero, como he dicho antes, sin que sea algo invasivo.

¿En qué punto de vuestro nuevo proyecto os encontráis? 

Ahora estamos en el foco de sanidad. Primero queremos certificar todo, que sea compatible con el cuerpo humano, hacer todas las pruebas de compatibilidad que necesitamos… Pasar las certificaciones de calidad. El cristal es biocompatible, la cápsula donde está la tecnología es un cristal médico de implantes, solo que nosotros lo diseñamos y hacemos a nuestra medida. No tiene ningún tipo de rechazo porque está probado médicamente y se usa desde que se empezaron a hacer implantes médicos. 

¿Si los dispositivos están relacionados con la salud de las personas serán más fácilmente aceptables por la sociedad?

Un marcapasos por ejemplo. Un marcapasos lo tenemos asumido como normal. Es curioso porque mucha gente piensa que vamos a ser cíborg. Pero, ¿cuál es el concepto del cíborg? Porque si tu tienes un marcapasos, ¿eres un cíborg o no? ¿Dónde está el límite? ¿En si usas algo porque estás enfermo o si solo lo usas para ampliar tus capacidades? Hay preguntas que todavía no están resueltas. Todavía queda mucho trabajo por hacer y al final va a ser una decisión personal usarlo o no.

¿Cómo podría ayudar vuestro dispositivo a la salud? ¿Qué ventajas tendría?

Yo soy muy optimista con esto, porque entiendo lo que puede ayudar, no solo en los países más desarrollados. Imagina un implante low cost para detectar enfermedades en países con menos potencial económico. Yo creo que puede ayudar muchísimo el tener a una persona con un dispositivo a través del cual se le pueda tratar o diagnosticar determinadas enfermedades durante 30 años. Aunque sea detectarlo, yo creo que tiene muchas posibilidades y mucho potencial para mejorar la salud de todo el mundo.

¿Cuál es el público objetivo de vuestro actual dispositivo?

En 2017, hicimos una prueba en un centro comercial en Gotemburgo. Ofrecimos 500 euros de crédito para gastar en los comercios a cualquier persona que quisiera ponerse un implante. Pusimos nuestros terminales, que no eran de pago real pero valían como dinero que luego se canjeaba. Esperábamos que el resultado iba a ser: 90%, hombres jóvenes de 20 a 40 años. Y luego vimos el mismo porcentaje entre hombre y mujeres, con edades comprendidas entre los 22 a los 67 años. Cada uno le ve su ventaja al dispositivo. Uno decía que era muy cómodo, otro que podía vacilar… cada uno tiene su objetivo, su concepto. Esa fueron otras de las razones en las que dijimos “igual esto no es solo para nerds”.

Ya ha pasado el momento del “wow” a pensar que es usable, cómodo y práctico. En este momento, yo lo veo muy parecido a cuando se inventaron los ordenadores, que era una tecnología muy primitiva. Siento que ahora está en esa etapa y que es el primer paso para profesionalizar todo y estar dentro del mercado.

Por Ana R. Segura

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21 de noviembre de 2020 22:54h

La Estación Espacial Internacional vista desde el Atlantis el 23 de mayo de 2010.Foto Ap

 Del tamaño de una cancha de futbol y de 453 toneladas, la central da vueltas a la Tierra 16 veces al día a 28 mil km/h

 

Ayer se cumplieron 20 años de presencia humana ininterrumpida en la Estación Espacial Internacional (EEI), con la llegada en 2000 de la Expedición 1, primera de larga duración en el complejo.

La EEI es la nave espacial más grande que ha construido la humanidad: mide unos 109 metros de largo (casi como una cancha de futbol) y pesa alrededor de 453 toneladas. Da vueltas a la Tierra 16 veces al día, a unos 28 mil kilómetros por hora y va tomándole fotos desde una perspectiva única. A la vez, es el laboratorio a más altura creado por el hombre, ya que orbita el planeta a cerca de 400 kilómetros.

Las primeras piezas para la construcción salieron al espacio en 1998 y este 2 de noviembre la EEI suma un hito más a su existencia: se cumplen 20 años de que recibió a sus primeros huéspedes y de que empezó a estar habitada de manera continua.

Desde que el estadunidense Bill Shepherd y los rusos Yuri Guidzenko y Serguéi Krikaliov se hospedaron ahí, siempre ha estado ocupada por 241 personas (en total, en distintos momentos) de 19 países.

La construcción de la EEI requirió la colaboración de 15 naciones y ahora las principales agencias a cargo son la estadunidense NASA, la Espacial Europea, la rusa Roscosmos, la japonesa Jaxa y la Espacial Canadiense.

Además, 108 países han realizado más de 2 mil 700 investigaciones en la central, de acuerdo con la NASA.

La tripulación de la primera expedición estaba formada por un comandante estadunidense: Shepherd, quien había estado en el espacio tres veces antes en misiones de transbordadores de una semana de duración como máximo, y los rusos Guidzenko y Krikaliov tenían experiencia en vuelos espaciales de larga duración en la estación Mir; el segundo estuvo cerca de un año completo en el espacio.

La Expedición 1 empezó cuando la tripulación se acopló a la estación a bordo de la nave rusa Soyuz TM-31, que había partido dos días antes. Durante los 136 días de la misión, la tripulación activó varios sistemas en el complejo, desempacó equipos que se habían enviado y alojó a tres tripulaciones de transbordadores STS y dos vehículos rusos Progress de reabastecimiento no tripulados.

Los tres transbordadores llevaron equipos, suministros y componentes clave a la estación espacial. El primero, STS-97, se acopló a principios de diciembre de 2000 y llevó el primer par de grandes paneles fotovoltaicos hechos en Estados Unidos, lo que incrementó cinco veces la capacidad de potencia de las células.

Los estudios en los astronautas a bordo de la EEI han ayudado a entender la pérdida ósea y muscular, pero no sólo a causa de la microgravedad del espacio, sino también en la Tierra, por razones como la edad, estilo de vida y algunas enfermedades, señaló la NASA.

Los científicos han estudiado las medidas para contrarrestar estas pérdidas por medio de ejercicios, alimentación e incluso de fármacos, tanto en el espacio como en la Tierra.

Las condiciones de microgravedad también han permitido estudiar males como el Alzheimer, el Parkinson, el asma, el cáncer y hasta problemas cardiacos en los laboratorios de la estación espacial, detalla la NASA.

En la EEI no se desperdicia prácticamente nada. La tecnología de reciclaje de agua se ha afinado. El sudor, la orina misma se reciclan y se convierten en agua potable.

El Sistema de Recuperación de Agua de la central permite reusar 93 por ciento del líquido de la nave, según la agencia estadunidense.

Esta tecnología será mucho más útil cuando los astronautas puedan emprender misiones más lejanas y más largas, como a la Luna o a Marte.

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