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Almacenamiento de prosa y recuperación libre de errores en ADN
Es uno de los discursos más emblemáticos de todos los tiempos, y ahora ha sido inmortalizado de una forma muy inusual. Un fragmento de 1963 de Martin Luther King «I have a dream» (Tengo un sueño) ha sido almacenado en el alfabeto del ADN.
Nick Goldman en el European Bioinformatics Institute en Hinxton, Reino Unido, y sus colegas sintetizaron ADN para codificar una mezcla ecléctica de información en sus componentes adenina, timina, citosina y guanina. Utilizaron estas «letras» para grabar un archivo de audio de 26 segundos del discurso de King, los 154 sonetos de Shakespeare, una foto digital de su laboratorio y el famoso artículo en el que James Watson y Francis Crick describieron por primera vez la estructura de doble hélice del ADN .
El equipo construyó anteriormente técnicas de codificación de ADN añadiendo corrección de errores, permitiendo la recuperación con el 100 por cien de precisión.
Memoria basada en el ADN es eficaz dado que el ADN puede durar miles de años sin condiciones especiales de almacenamiento, aparte de encontrarse en algún lugar frío, oscuro y seco. En teoría, el ADN puede codificar o menos la capacidad de 100 000 millones de DVD por gramo de ADN de cadena sencilla, por lo que es potencialmente útil para almacenar la enorme cantidad de datos archivados producidos por lugares como el CERN.
Paradoja de Hawking, ¿Los agujeros negros destruyen todo rastro de información?
Excelente documental en español, con alguno tintes de la vida de Stephen Hawking; pero sobre todo explicando cómo funciona la ciencia. Se propone una explicación a un fenómeno de la naturaleza, se analiza las implicaciones que tiene esa idea, se corrige o se cambia por una explicación que funcione mejor.
Hay bits que viajan en primera
Charla impartida por Juanjo Unzilla, profesor de Ingeniería Telemática en la Escuela Superior de Ingeniería de la UPV/EHU (Esuskadi), que ha tratado sobre la configuración de las redes de transmisión de información, y sobre el modo en que se organiza el tráfico de la misma entre los diversos dispositivos (móviles y ordenadores, principalmente) y a través de las redes de comunicación.
El demonio de Maxwell cuántico que convierte información en energía
La segunda ley de la termodinámica afirma que en un sistema aislado la entropía nunca decrece. El demonio de Maxwell (1867) logra violar esta ley actuando directamente sobre los grados de libertad microscópicos del sistema. Szilard demostró que un demonio de Maxwell clásico puede extraer de un ciclo termodinámico como mucho un trabajo igual a k T log(2), donde k es la constante de Boltzmann y T es la temperatura. Físicos japoneses han demostrado que un demonio de Maxwell cuántico puede extraer hasta el doble, 2 k T log(2), gracias al uso del entrelazamiento cuántico; este valor corresponde a la diferencia entre la información cuántica mutua entre el demonio y el sistema realimentado de control necesario para controlar sus acciones. En este sentido, este trabajo se puede interpretar como la conversión de información en energía. El campo de la termodinámica de la información cuántica promete sorpresas experimentales muy interesantes en los próximos años. Nos lo cuenta KFC, “Entangled Particles Break Classical Law of Thermodynamics, Say Physicists. Japanese physicists show how to extract more energy from entangled particles than is possible with classical thermodynamics,” The Physics ArXiv Blog, August 1, 2012, haciéndose eco del artículo técnico de Ken Funo, Yu Watanabe, Masahito Ueda, “Thermodynamic Work Gain from Entanglement,” arXiv:1207.6872, Subm. 30 Jul 2012.
El demonio de Maxwell clásico actúa de la siguiente forma. Imagina dos cajas llenas de sendos gases a la misma temperatura. Entre ambas cajas se encuentra una trampilla bajo el control del demonio. El demonio deja pasar las moléculas lentas que se acercan a la trampilla desde la caja izquierda a la derecha, e impide que las moléculas lentas de la derecha salgan de ella. Además, el demonio deja pasar las moléculas rápidas que se acercan a la trampilla desde la caja derecha a la izquierda, e impide que las moléculas rápidas de la izquierda salgan de ella. Como resultado de la acción el demonio, la caja izquierda se calienta (la velocidad promedio de sus moléculas crece) y la caja derecha se enfría. Este gradiente de temperatura nos permite extraer trabajo útil del sistema. En el protocolo de acción del demonio cuántico se supone que las partículas de ambas cajas están entrelazadas, de tal forma que la acción del demonio sobre una de ellas implica la acción sobre la otra (es decir, al dejar pasar una partícula rápida de la caja derecha a la izquierda, también se está dejando pasar una lenta de la izquierda a la derecha). Por ello, la acción del demonio conduce a la producción del doble de trabajo en el caso cuántico que en el clásico.
Fuente: Francis (th)E mule Science’s News
Comunicaciones ópticas no guiadas de hasta 2.56 Tbit/s
En la década de los 1990 se descubrió una propiedad muy interesante de la propagación de ondas de luz, el momento angular orbital (OAM), que implica que la fase del frente de la onda de luz gira en el plano transversal a la dirección de propagación. Este giro o torsión permite codificar datos en un haz óptico que se puede enviar por el aire libre (comunicación óptica no guiada). El último récord ha sido la transmisión de datos a 2,56 terabits por segundo (Tbit/s) utilizando 32 canales. Un aspecto fascinante de OAM es que no hay límite teórico al número de canales ortogonales que se pueden multiplexar (limitado solo por consideraciones prácticas en los detectores y por los efectos de la turbulencia atmosférica), por lo que pronto se espera superar los 100 canales multiplexados. El gran problema a resolver en la tecnología OAM es su aplicación en comunicación óptica guiada, es decir, en fibra óptica; la fibra convencional no permite aprovechar esta tecnología. Nos lo cuentan Alan E. Willner, Jian Wang, Hao Huang, “A Different Angle on Light Communications,” Science 337: 655-656, 10 August 2012.
Fuente: Francis (th)E mule Science’s News
Nuevo récord en comunicaciones cuánticas
Investigadores de la Universidad Nacional de Australia han dado un salto cualitativo hacia el desarrollo de la próxima generación de redes super-rápidas, necesarias para impulsar la informática en el futuro. Seiji Armstrong, un investigador doctorado en el Departamento de Ciencia Cuántica en el College ANU de Ciencias Físicas y Matemáticas, ha liderado un equipo que ha desarrollado una técnica que permite que la información cuántica viaje con mayor ancho de banda mediante un haz de luz y el fenómeno llamado entrelazamiento.
La investigación de Armstrong se publica en Nature Communications. «En términos generales, el entrelazamiento es cuando dos cosas están relacionadas de alguna manera para que al medir una de ellos, se puede inferir información sobre la otra. Esto es importante porque sin ella es imposible teletransportar información cuántica», dijo Armstrong.
«Esta peculiaridad fue descubierta por Einstein en 1935 y desde finales de 1980 se comenzó a sugerir que el entrelazamiento puede ser útil para el tratamiento de la información. Resultó que por la codificación la información en los sistemas que se entrelazan permite realizar cálculos que son inviables para los ordenadores normales».
El problema es que nos dimos cuenta de que los experimentos de entrelazamiento alrededor del mundo se estaban poniendo muy complicados. Cada modo de entrelazado de luz requiere su propio rayo láser, así como toda una serie de otros equipos. Teniendo en cuenta que un ordenador cuántico necesitaría cientos o miles de estados entrelazados de luz, esto se complicó increíblemente. «Armstrong dijo que su investigación drásticamente simplifica este proceso.» Hemos sido capaces de entrelazar ocho modos cuánticas de la luz dentro de un haz de láser, un práctica que solía requerir ocho haces separados «, dijo.» Nuestra investigación también es una primicia mundial, ya que el anterior mejor entrelazamiento era de cuatro modos de luz láser, logrado en 2011. Nuestra investigación muestra que es posible crear un haz de luz de ancho de banda relativamente amplio con una gran cantidad de información cuántica en él».
Fuente: Nature Communications
Dos partículas anuncian que se entienden en la distancia
Un grupo de investigadores de la Universidad Ludwig-Maximilians de Munich y el Instituto Max Planck para óptica cuántica de Garching ha conseguido el entrelazamiento cuántico de dos átomos a 20 metros de distancia y ha logrado que esos átomos anuncien su enlace. Este fenómeno, por el que dos o más partículas se comunican como si estuviesen conectadas por un hilo invisible, sería como si dos monedas cayesen siempre del mismo lado al ser lanzadas simultáneamente en lugares diferentes.
Además de tener importantes implicaciones desde el punto de vista teórico, el fenómeno puede ser utilizado para el envío de información encriptada. En Suiza, por ejemplo, ya ha sido utilizado para transmitir de manera segura los resultados electorales o para comunicaciones bancarias. En un artículo que se publica hoy en Science, el equipo dirigido por Julian Hofmann cuenta como lograron reproducir este entrelazamiento con algunas mejoras que facilitarán sus aplicaciones prácticas.
Una de las características interesantes del entrelazamiento observado por los investigadores alemanes es que fue “anunciado” por los propios átomos. Esta señal “es esencial para poder construir aplicaciones como un repetidor cuántico, porque en otros tipos de entrelazamiento, para saber si se han producido, es necesario comprobarlos en cada ocasión individual y eso los destruye”, explica Wenjamin Rosenfeld, investigador de la Universidad Ludwig-Maximilians.
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Miden la ‘dimensión’ de los sistemas físicos
Investigadores de la Universidad de Estocolmo (Suecia) y un profesor de la Universidad de Sevilla han desarrollado el primer experimento para medir la ‘dimensión’ de los sistemas físicos, que determina su capacidad para almacenar, procesar y transmitir información. La revista Nature Physics publica el hallazgo.
El Catedrático del departamento de Física Aplicada II de la Universidad de Sevilla, Adán Cabello Quintero, es autor, junto con tres investigadores de la Universidad de Estocolmo (Suecia), de uno de los experimentos para medir la dimensión de un sistema físico que publica en su edición on line la revista Nature Physics.
“La dimensión de un sistema físico determina su capacidad para almacenar, procesar y transmitir información; y es por eso que es importante saber cómo medirla de una forma eficiente”, explica Cabello, quien especifica que esta dimensión se refiere al número de estados del sistema que son perfectamente distinguibles. Así, un interruptor que sólo puede estar en dos posiciones tiene dimensión 2, mientras que una partícula que puede estar en cualquier punto en una línea tiene dimensión infinita.
Saber cuál es la dimensión no es difícil cuando se sabe cómo se ha preparado el sistema pero no es sencillo cuando no se tiene conocimiento alguno sobre el mismo. Por ello, los experimentos de este grupo de expertos dan una respuesta en una situación de ese tipo, detalla Cabello: “Hay una caja negra con botones y cada vez que apretamos un botón sale una partícula. Los resultados del experimento permiten saber la dimensión de las partículas sin saber cómo funciona la caja”.
Otra característica importante de este trabajo es que distinguen si las partículas que salen de la caja son clásicas o cuánticas. ¿Qué diferencia hay? “En física clásica todos los estados son distinguibles -aclara el profesor -; y en física cuántica hay infinitos estados pero sólo es posible distinguir un número de ellos (la dimensión del sistema cuántico). Nuestros experimentos distinguen si un sistema de, por ejemplo, dimensión 2 es clásico o cuántico. Si es cuántico, se obtienen resultados que son imposibles con un sistema clásico”.
Nature Physics publica en el mismo número dos experimentos en los que se determina la dimensión de los fotones (partículas de luz) que salen de una caja negra. El primero ha sido el realizado en la Universidad de Estocolmo en colaboración con la Universidad de Sevilla, mientras que el segundo se ha desarrollado en el Instituto de Ciencias Fotónicas de Barcelona en colaboración con la Universidad de Bristol (Reino Unido). El catedrático de la Universidad de Sevilla explica que la importancia de dichos artículos radica en que son los primeros experimentos de este tipo, aunque “habrá probablemente muchos más en el futuro”.
Fuente: sinc
Físicos logran récord de distancia para teletransporte
La habilidad de teletransportar fotones a través de 100 kilómetros de espacio libre abre el camino para las comunicaciones por satélite cuánticas mediante satélites.
La teleportación es la extraordinaria capacidad de transferir objetos de un lugar a otro sin tener que viajar a través del espacio intermedio. La idea no es que el objeto material es transportado, sino la información que lo describe. Esto puede ser aplicado a un objeto similar en una nueva ubicación que efectivamente toma la nueva identidad.
Y no es en los medios de cienciaficción. Los físicos han teletransportado fotones desde el año 1997 y la técnica es ahora estándar en los laboratorios de óptica en todo el mundo.
El fenómeno que hace que esto sea posible es conocido como entrelazamiento cuántico, el vínculo profundo y misterioso que se produce cuando dos objetos cuánticos comparten la misma existencia y, sin embargo están separados en el espacio.
La teleportación resulta ser de gran utilidad. Dado que la información teletransportada no viaja a través del espacio intermedio, no puede acceder a ella en secreto un espía.
Por esa razón, la teletransportación es la tecnología que permite detrás de la criptografía cuántica, una forma de enviar la información de forma cercana al secreto perfecto.
Por desgracia, los fotones entrelazados son objetos frágiles. No pueden viajar más allá de un kilómetro más o menos en fibras ópticas porque los fotones terminan interactuando con el vidrio que rompe el entrelazamiento. Esto limita seriamente la utilidad de la criptografía cuántica.
Sin embargo, los físicos han tenido más éxito con fotones teletransportados a través de la atmósfera. En 2010, un equipo chino anunció que había teletransportado fotones individuales a una distancia de 16 kilómetros.Práctico pero no exactamente estremecedor.
Ahora el mismo equipo dice que ha batido este récord. J. Yin de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China en Shanghai, y otros compañeros afirman que han teletransportado fotones entrelazados a una distancia de 97 kilómetros a través de un lago en China.
Eso es una hazaña impresionante por varias razones. El truco que han perfeccionado es encontrar una manera de utilizar un láser de 1.3 vatios, y unas ópticas de lujo para transmitir la luz y recibirla.
Inevitablemente, los fotones se pierden y el entrelazamiento se destruye en ese proceso. Las imperfecciones en la óptica y la turbulencia del aire son causa de algunas de estas pérdidas, pero el mayor problema es la ampliación del haz (hicieron el experimento a una altitud de unos 4000 metros). Puesto que el haz se propaga, a medida que viaja, muchos de los fotones simplemente pierden el objetivo por completo.
Así que el avance más importante que han hecho es desarrollar un mecanismo de dirección mediante un láser de guía que mantiene la precisión del haz en el blanco. Como resultado, fueron capaces de teletransportar más de 1100 fotones en cuatro horas a una distancia de 97 kilómetros.
Así que tienen claramente la vista puesta en la posibilidad de un satélite con criptografía cuántica, que proporcionaría ultra-comunicaciones seguras en todo el mundo. Eso está en marcado contraste con los pocos kilómetros que son posibles con equipos comerciales de criptografía cuántica.
Por supuesto, las tasas de transmisión de datos probablemente serán lenta y la rápida aparición de tecnología de repetidores cuánticos lograrán extender el alcance de la base en tierra de la criptografía cuántica a fin de poder llegar a todo el mundo, al menos en principio.
Sin embargo, una idea, basada en satélites del sistema de seguridad puede ser una pieza útil del equipo para tener en el techo de una embajada o distribuidos entre las fuerzas armadas.
Fuente: technology review
Infoxicados
Actualmente nos vemos inmersos en una corriente fortísima de información. Desde tiempos de la Ilustración, el flujo de información que recibe la sociedad ha ido aumentando exponencialmente, llegando al punto álgido con Internet y las nuevas tecnologías. Lo que resulta difícil hoy en día no es acceder a la información, si no que esta información sea honesta, objetiva y ausente de intereses ocultos. De hecho podríamos decir que nuestra sociedad sufre de sobredosis informativa.
Realmente hoy día, el auténtico trabajo reside en cribar lo que se lee, conocer las fuentes e investigar los inversores/lobbies implicados en esta información. Siempre hay alguien que mueve los hilos, y es importante saber quien es el titiritero.
Hacia una teoría de la duda
En este contexto dudar emerge como un arma de doble filo, salvadora y amenazante a la vez .Por un lado la duda como autoindulgencia, que conlleva la actitud y conducta de no responsabilizarse de las consecuencias de aquello de lo que se duda. O la incertidumbre sistemática (de la que hablábamos en el anterior post), que también conlleva cierto distanciamiento que no conduce a nada. Dice Feynmann: “Es responsabilidad nuestra como científicos, sabedores del gran progreso que emana de una satisfactoria filosofía de la ignorancia, del gran progreso que es fruto de la libertad de pensamiento, proclamar el valor de esta libertad; enseñar que la duda no ha de ser temida, sino bienvenida y discutida, y exigir esta libertad como deber nuestro hacia todas las generaciones venideras.”
Y es que, cómo reza la máxima cartesiana, la duda es útil como motor de conocimiento. Y la incertidumbre genera libertad cuando es seguida por acciones para manejarla y afrontarla, y no cuando es esclava del miedo, o la pasividad. Y cuando lo que existe es comprobación, por favor, no lo llamemos desconfianza, propongo llamarlo inteligencia. En otras palabras la duda está ligada a la acción. Porque la duda tiene vocación de medio, no de fin. Por eso en un mundo inmerso en la infoxicación, la duda que, tiende a ser sistemática, debe estar ligada a la búsqueda de la verdad e insistencia en la misma. Lo que Mohandas Gandhi llamaba Sattyagraha.
Así la peor forma de afrontar las oleadas de incertidumbre que nos arrojan los océanos de información, es la resignación. Una nave sometida a los embites caprichosos de la incertidumbre acabará perdida. Está bien saber que no se sabe nada, pero mejor es aún trabajar para cambiarlo, aunque sepamos que no se consiga. Ahí reside el encanto, la duda como motor del conocimiento, de cambio, no como complacencia de la comodidad, como una excusa para permanecer pasivos. Sé que es difícil, consume mucho tiempo y agota, pero ahora más que nunca se hace preciso involucrarse. Si Shakespeare calificó a la resignación como un suicidio, ahora esa misma resignación se ha convertido en una suicidio colectivo . La comprobación de las afirmaciones se hace hoy más necesaria que nunca. Ya lo dijo Buddha, y es premisa del método científico: no creas lo que te digo, compruébalo tu mismo.
Artículo completo en: La cadernera
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