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Logran que bacterias controladas por ordenador construyan una pirámide diminuta
Investigadores del Laboratorio de Nanorobótica de la École Polytechnique de Montreal han conseguido dirigir a voluntad el movimiento de un grupo de bacterias magnetotácticas para hacer que trabajen en equipo y manipulen objetos a escala microscópica.
Estos organismos unicelulares disponen de unos orgánulos denominados magnetosomas que actúan como si de unas brújulas naturales se tratara. Los científicos canadienses han creado un campo magnético controlado con la ayuda de una computadora y han logrado que dichas bacterias sigan sus órdenes.
En uno de los experimentos que han llevado a cabo, las han agrupado en un enjambre de unos 5000 individuos y las han utilizado para construir, paso a paso, una pirámide diminuta:
En otra de las pruebas realizadas, las han dirigido a través del flujo sanguíneo de una rata. El profesor Sylvain Martel, que ha conducido estos ensayos, ha comentado que en unos años esperan poder usar a este tipo de bacterias como un sistema de propulsión que lleve a los nanorrobots del futuro hasta las zonas del cuerpo humano que precisen de asistencia.
Fuente: Abadía DIGITAL V4.0
Bajo licencia Creative Commons
Los físicos crean el circuito básico de la computación cuántica
La informática cuántica representa un nuevo paradigma en el tratamiento de la información que puede complementar los equipos clásicos. Gran parte del vertiginoso ritmo de aumento de la potencia de computación tradicional ha llegado al reducir el tamaño de los transistores y acumularlos más y más firmemente en los chips – una tendencia que no puede continuar indefinidamente.
«En algún momento se ha de llegar al límite en los transistores que componen un circuito electrónico, es un átomo, y luego ya no se puede predecir cómo el transistor trabajará con métodos clásicos», explica el profesor de física en UW-Madison, Mark Saffman. «Usted tiene que usar la física que describe los átomos – la mecánica cuántica.»
En ese momento, dice, «usted abre posibilidades completamente nuevas para procesar la información. Hay algunos problemas de cálculo … que pueden ser resueltos de manera exponencial más rápidamente en un ordenador cuántico que en cualquier ordenador clásico».
Con su colaborador el profesor de física Thad Walker, Saffman ha utilizado con éxito los átomos neutros para crear lo que se conoce como una puerta NOT (CNOT), un tipo básico de circuito que será un elemento esencial de cualquier ordenador cuántico. Como se describe en la edición del 8 de enero de 2010 de la revista Physical Review Letters, el trabajo es la primera demostración de una puerta cuántica entre dos átomos sin carga.
El uso de átomos neutros en lugar de iones cargados u otros materiales se distingue de trabajos anteriores. «El estándar de oro actual en la computación cuántica experimental ha sido establecido por los iones atrapados … La gente actualmente puede ejecutar pequeños programas con hasta ocho iones en las trampas», dice Saffman.
Sin embargo, para ser útil para aplicaciones informáticas, los sistemas deben contener suficientes bits cuánticos o qubits, ser capaces de ejecutar programas largos y manejar cálculos más complejos. Un sistema basado en iones presenta retos para la ampliación porque los iones son altamente interactivos con los demás y su entorno, haciendo que sea difícil de controlar.
«Los átomos neutros tienen la ventaja de que, en su estado fundamental no hablan el uno al otro, por lo que puede poner más de ellos en una pequeña región sin tener que interactuar entre sí y causar problemas», dice Saffman. «Este es un paso adelante hacia la creación de sistemas más grandes.»
El equipo utilizó una combinación de láser, frío extremo (una fracción de grado sobre el cero absoluto), y un vacío de gran alcance para inmovilizar a dos átomos de rubidio en la «trampa óptica». Utilizaron otro láser para excitar los átomos a un estado de alta energía para crear la puerta cuántica CNOT entre los dos átomos, llegando también a una propiedad llamada entrelazado, que están vinculados los estados de los dos átomos de modo que midiendo uno proporciona información acerca del otro.
Escribiendo en el mismo número de la revista, otro equipo también con átomos neutros entrelazados, pero sin la puerta CNOT. La creación de la puerta es ventajosa porque permite un mayor control sobre los estados de los átomos, Saffman dice, así como demostrar un aspecto fundamental de un ordenador cuántico.
El grupo de Wisconsin está trabajando hacia matrices de hasta 50 átomos para poner a prueba la viabilidad del escalado de sus métodos. También están buscando la manera de vincular los qubits almacenados en átomos con qubits almacenados en luz con una visión hacia el futuro de las aplicaciones de comunicación, tales como «internet cuántica.»
Este trabajo fue financiado por becas de la National Science Foundation, la Oficina de Investigación del Ejército y la Intelligence Advanced Research Projects Agency.
Fuente: ScienceDaily
Avance teórico en criptografía cuántica
La criptografía cuántica sólo funciona si Alice y Bob (emisor y receptor) comparten posiciones relativas por adelantado. Ahora, los físicos han descubierto cómo hacerlo sin esta información.
El mundo de la criptograía está pasando por una revolución cuántica. Las extrañas leyes de la mecánica cuántica permiten a los criptógrafos crear códigos que garanticen una privacidad perfecta. Hasta hace poco, los mejores criptógrafos sólo podían apuntar a una privacidad bastante buena, con códigos que siempre se venían comprometidos de una u otra forma. La criptografía cuántica, por otra parte, es perfecta; segura en teoría y práctica.
Unas pocas compañías incluso han empezado a vender un dispositivo que pueden enviar mensajes perfectamente seguros, principalmente a bancos y gobiernos (aunque el propio dispositivo deja algunos huecos que un fisgón puede atacar).
Pero aún así, estamos en los primeros días de esta tecnología y, naturalmente, sufre algunos obstáculos importantes. Por ejemplo, una limitación bien conocida es que la criptografía cuántica sólo puede usarse sobre conexiones punto a punto y no para redes donde los datos deben ser enrutados. Esto se debe a que el proceso de enrutamiento destruye las propiedades cuánticas de los fotones usados para securizar los mensajes.
Una limitación menos conocida es que el receptor y el emisor de mensajes cuánticos encriptados – los famosos Alice y Bob – deben estar perfectamente alineados para que puedan llevarse a cabo las medidas de polarización bien definidas sobre los fotones cuando llegan. Los físicos dicen que Alice y Bob deben compartir el mismo marco de referencia.
Esto no es difícil de lograr cuando Alice y Bob están en laboratorios sobre la Tierra. Pero es mucho más difícil cuando uno se mueve respecto al otro, en un satélite, por ejemplo, que estuviese girando y orbitando la Tierra.
Hoy, Anthony Laing de la Universidad de Bristol y algunos compañeros, demuestran cómo solventar esto. El truco está en usar tripletes entrelazados de fotones, los conocidos como qutrits, en lugar de pares entrelazados.
Esto resuelve el problema incrustándolo en una dimensión extra abstracta, que es independiente del espacio. Por lo que mientras que Alice y Bob sepan la forma en que están relacionadas estas dimensiones abstractas, la tercera proporciona un marco de referencia contra el que hacer las otras dos medidas.
Esto permite que Alice y Bob tomen cualquier medida que necesiten sin tener que acordar por adelantado un marco de referencia. Hay una condición: Alice y Bob no pueden moverse demasiado rápido durante las medidas dado que esto cambia su orientación relativa y se necesitaría un nuevo qutrit para establecer una referencia.
Esto será útil para la encriptación cuántica en enlaces de satélite, el tipo de cosa que las agencias gubernamentales y los militares podrían querer hacer. Pero hay otra aplicación más valiosa.
Si en algún momento se usa de forma amplia la encriptación cuántica, se necesitará trabajar entre un microchip y otro sin necesidad de compartir un marco de referencia por adelantado. Esto siempre ha sido un problema debido a que los chips en el interior de los ordenadores están en un movimiento constante (relativo a la longitud de onda de la luz) y debido a que la polarización de los fotones varía cuando se mueven a través de las fibras ópticas, se introduce otra fuente de error.
Debido a esto es por lo que la criptografía cuántica, que es independiente del marco de referencia, es una tecnología que lo permite y tan valiosa potencialmente. Significa que Laing y sus colegas han hecho una de los avances clave que llevarán la criptografía cuántica a las masas.
Artículo de Referencia: arxiv.org/abs/1003.1050: Reference Frame Independent Quantum Key Distribution
Fuente: CienciaKanija
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Medida de la velocidad de la luz mediante chocolate y un microondas
Mediante chocolate se puede calcular una de las constantes de la física, la velocidad de la luz. El chocolate es un medio muy apropiado, porque el sistema de horno microondas fue descubierto por un científico cuya barra de chocolate se derretía en el bolsillo cuando se acercaba demasiado a un dispositivo de microondas, en pruebas para su uso en el radar.
ADVERTENCIA: Este experimento puede requerir varios intentos para conseguir el valor de la velocidad de la luz. No nos hacemos responsables de cualquier ganancia de peso. Para evitar conflictos familiares, asegúrese de que sólo este experimento con su propio chocolate o caramelos o con los que ha sido autorizado a su uso.
La demostración funciona porque los hornos de microondas producen ondas – ondas que se mueven «hacia arriba» y «abajo» en su lugar, en vez de rodar hacia adelante como olas en el océano. La radiación de microondas entra en la zona de radio del espectro electromagnético. La mayoría de los hornos generan ondas con una frecuencia de 2450 megahercios (millones de ciclos por segundo). El horno está diseñado del tamaño justo para hacer que las microondas se reflejen en las paredes para que los picos y los valles se alinean perfectamente, creando «puntos calientes» (en realidad, son líneas de calor).
Lo que hacemos con el dulce es encontrar los puntos calientes y medir la distancia entre ellos. De esa información, se puede determinar la longitud de onda. Y cuando se multiplica la longitud de onda por la frecuencia, se obtiene la velocidad! Esto es lo que se hace:
- Asegúrese de que el chocolate está en una caja apta para microondas. Mejor aún, tomar el chocolate y ponerlo en un plato.
- Quitar el plato del horno. (El chocolate debe de permanecer quieto mientras se calienta.) Coloque un plato al revés, y ponga su plato con chocolate en la parte superior.
- Calentar a máxima potencia unos 20 segundos.
- Tomar el chocolate y busque los puntos calientes. Dependiendo de los dulces que utilice, puede que tenga que tocar el dulce para ver dónde se ha reblandecido. Con los de licor de cereza que hemos utilizado, hemos visto varios puntos brillantes y un lugar para los depósitos a través de chocolate derretido, liberando el jarabe dulce en su interior.
- Medir la distancia entre dos puntos adyacentes. Esta debe ser la distancia entre el pico y el valle (cresta y valle) de la onda. Dado que la longitud de onda es la distancia entre dos crestas, se multiplica por dos. Por último, multiplicar ese resultado por la frecuencia expresada en Hertz o 2450000000 (2.45 * 10 9 en notación científica).
En nuestro estudio, se midió una distancia de aproximadamente 6 centímetros. 6 x 2 x 2450000,00 = 29 400 000000 centímetros por segundo, o 294 000000 metros por segundo. Esto es próximo a 299 7924 58 metros por segundo, que es la velocidad de la luz. No está mal para un poco de chocolate sobrante y un electrodoméstico!
He descubierto este experimento en hipótesis nula, aunque se puede encontrar en diversos sitios de internet, incluyendo muchas versiones con gráficos de lujo y animaciones. Por cierto, las barras de chocolate derretido son perfectas como complemento de helados.
Fuente: GEEK DAD
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En la Universidad de Cambridge logran saltarse la protección de las tarjetas con PIN
Han constatado la vulnerabilidad del proceso de verificación del código PIN en las tarjetas con un «chip» de identificación, habitual en las nuevas tarjetas de débito y crédito.
Se ha logrado usando una tarjeta robada y un controlador que se encargará de enviar el mensaje «PIN correcto» al lector de tarjetas.
El proceso se muestra en el siguiente vídeo
Fuente: BBC (en inglés)
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Los «chips» de grafeno serán mil veces más rápidos
El Aula Magna del Paraninfo acoge a cerca de 200 científicos de universidades y centros de investigación españoles y extranjeros dentro de la VI Reunión del Grupo Especializado de Física del Estado Sólido, de la Real Sociedad Española de Física (GEFES 2010). En la inauguración del acto han participado el vicerrector de Investigación de la Universidad de Zaragoza, José Ramón Beltrán, la vicedecana de Ciencias, Concepción Aldea; el director del Instituto de Ciencia de los Materiales de Aragón, Ramón Burriel; el presidente del comité organizador, Fernando Bartolomé, y el director de la Real Sociedad Española de Física en Aragón, Alberto Carrión.
El congreso cuenta con la destacada participación del científico Konstantin Novoselov, catedrático de la Universidad de Manchester, que hace unos cuatro años dio con un método imaginativo para aislar capas grafíticas de un sólo átomo de espesor. El profesor Novoselov, con su conferencia inaugural sobre la química y la física del grafeno, ha compartido con los asistentes las peculiaridades de su hallazgo.
El grafito, el material de las minas de los lapiceros, está formado por capas de átomos de carbono dispuestas como un panal de abeja. El grafeno, en realidad, corresponde a una sola de esas capas. Kostya Novoselov imaginó que «manchando» una tira de celo con el grafito depositado, pintando con un lápiz en un papel y usando después ese celo como un sello sobre una superficie limpia, se podrían encontrar pedazos de grafeno aislados y accesibles a los modernos microscopios atómicos. Sorprendentemente, su intuición resultó certera, y desde entonces la física del grafeno, tanto experimental como teórica ha sido una auténtica explosión de sorpresas y creatividad, tal como destaca ahora Fernando Bartolomé, investigador del Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (CSIC-Universidad de Zaragoza) y presidente del comité local del congreso.
Por ejemplo, el grafeno ha sido ya utilizado para fabricar prototipos electrónicos («chips») que funcionan hasta mil veces más rápido que la electrónica convencional que hoy se utilizan cada día en los aparatos electrónicos. Por eso se suele decir que el grafeno puede ser el sustituto del silicio en la electrónica del futuro, aunque esto esté aún, lejos de realizarse, tal como puntualiza Fernando Bartolomé.
El profesor Novoselov no sólo imaginó ese método de obtención sino que ha hecho algunos de los más importantes descubrimientos sobre la física del grafeno y derivados. Por ello, ha recibido, entre otros, el Premio Nicholas Kurti, el Europhysics Prize y el Premio al Joven Científico de la Union Internacional de Física Pura y Aplicada (IUPAP).
Durante el congreso destaca la asistencia de José Luis Martínez, director por Francia de la fuente europea de neutrones de Grenoble (Institute Laue – Langevin) y de Salvador Ferrer, director científico del Sincrotrón español ALBA, que se inaugurará con todo el protocolo de la Presidencia Española de la UE en marzo.
Fuente: Universidad de Zaragoza
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Wi-Fi con LED, Siemens alcanza la velocidad de 500 Mb/s
Hasta ahora, el uso de LEDs para transmisión de datos se reservaba casi en exclusiva a las fibras ópticas multimodales de escasa tasa binaria, pero Siemens quiere dar otra vuelta de tuerca empleando la luz en el espacio libre para emitir señales.
Empleando LEDs de luz blanca, se ha logrado llegar a 500 Mb/s de velocidad máxima de transmisión, superando los 200 del récord anterior empleando esta tecnología.
Esto significa que el fotodetector sería capaz de recoger la luz de unos pequeños emisores que emiten en el espectro visible de frecuencias para recibir señales.
El sistema, al emplear precisamente luz que se puede ver y no haces infrarrojos o ultravioletas, sería una tecnología que de alguna forma «veríamos» cómo funciona, aunque a estas velocidades binarias no se precibiría el parpadeo del LED.
Fuente: Noticias3D
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Imitan el sistema nervioso: un nuevo transistor de los ordenadores del futuro
Un nuevo tipo de transistor basado en el funcionamiento del sistema nervioso, puede facilitar el reconocimiento de imagen y realización de otras tareas complejas con las nuevas generaciones de ordenadores, según estudios publicados el viernes.
El transistor, en base a un circuito electrónico se puede limitar o no para transmitir una señal, interpretadas como una respuesta «sí» o «no». Como decir si un píxel de una imagen es negro o blanco.
Este tipo de respuesta «congelada» es poco adecuado para tareas complejas, como el tratamiento o el reconocimiento de imagen, según Dominique Vuillaume, investigador en el Instituto de Electrónica, Microelectrónica y Nanotecnología en Lille (IEMN-CNRS).
El nuevo tipo de transistor de que ha desarrollado con sus colaboradores del CNRS y el CEA introduce una mayor flexibilidad, plasticidad, imitando el funcionamiento de los sistemas biológicos, tales como las redes neuronales.. Estas células nerviosas puedan comunicarse con sus vecinas a través de miles de puntos de conexión llamados sinapsis.
El nuevo tipo de transistor debe conducir a una «respuesta colectiva» como la que puede proporcionar una red neuronal integrando de múltiples informaciones, según Vuillaume.
Esto da lugar a un «sistema con una flexibilidad tal que puede ser programado por el aprendizaje».
El transistor llamado NOMFET (nanopartículas orgánicas Memoria Transistor) combina una molécula que contiene carbono, el pentaceno, actuando como semiconductor, y nanopartículas de oro que los electrones pueden atrapar. Estas nanopartículas son capaces de modular la señal electrónica y así imitar la plasticidad de las sinapsis en el cerebro.
NOMFET por sí solo podría reemplazar siete transistores basados en CMOS de silicio actualmente necesarios para imitar la plasticidad de una sinapsis biológica, lo que resulta en ahorro de espacio, según un estudio publicado el viernes en la revista Advanced Functional Materials.
«El objetivo de estos sistemas como las redes neuronales no es necesariamente competir con los chips de silicio en los ordenadores, las aplicaciones no son todas iguales», señala el Sr. Vuillaume. Esto «sirve para hacer frente a una gran cantidad de información en paralelo», como reconocimiento de imagen, pero «no vamos a hacer computación científica con él», concluye.
Fuente: France24
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Nueva interface USB 3.0
CES 2010 fue el marco elegido por los grandes fabricantes para dar el pistoletazo de salida del USB 3.0. A partir de la primavera empezarán a llegar nuevos dispositivos diseñados especificamente para obtener el máximo provecho de esta tecnología. En este breve artículo te apuntamos las novedaes que presenta el USB 3.0 y sus principales diferencias con USB 2.0
La gran diferencia entre el nuevo estándar USB 3.0 y su predecesor USB 2.0 es la sorprendente velocidad del USB 3.0. Si en USB 2.0 el cable dispone de cuatro líneas, un par para datos, una de corriente y una de toma de tierra, en USB 3.0 se añade cinco líneas.
Dos de ellas se usarán para el envío de información y otras dos para la recepción, de forma que se permite el tráfico bidireccional, en ambos sentidos al mismo tiempo, logrando un alto aumento de velocidad de transmisión.
Otra mejora del USB 3.0 es el aumento de intensidad de la energía. Con el USB 2.0, la cantidad de energía que transporta un cable USB resulta insuficiente en muchas ocasiones para recargar algunos dispositivos, especialmente si se utiliza hubs donde se conecta varios dispositivos a la vez.
En USB3.0, se aumenta la intensidad de la corriente de 100 miliamperios a 900 miliamperios, con lo que se puede cargar más dispositivos o hacerlos más rápidos. Además, el USB 3.0 administra mejor la energía que el USB 2.0 ya que utiliza una nueva arquitectura de interrupciones, que evita que la PC esté ocupado y consumiendo energía innecesariamente, como sucede con el USB 2.0 que chequea en forma constante el bus para ver si algún dispositivo se encuentra conectado. Esta nueva arquitectura ignora los dispositivos conectados y deja de hacerlo una vez que el dispositivo comienza su trabajo, ahorrando así energía.
Fuente: Gadgetmanía
Bajo licencia Creative Commons
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Transistores moleculares construidos con molécula de benceno
Un grupo de científicos ha tenido éxito en crear el primer transistor hecho solo de una molécula. El equipo, el cual incluye investigadores de la Universidad de Yale y el Instituto de Ciencia y Tecnología de Gwangju en Corea del Sur, publica sus hallazgos en el número del 24 de Diciembre de la revista Nature.
El equipo, incluyendo a Mark Reed, al profesor de Ingeniería y Ciencia aplicada en Yale Harold Hodgkinson, mostró que una molécula de benceno unida a contactos de oro podría actuar como un transistor de silicio.
Los investigadores fueron capaces de manipular los diferentes estados energéticos de la molécula en función de la tensión aplicada a través de los contactos. Mediante la manipulación de los estados energéticos, fueron capaces de controlar la corriente pasando a través de la molécula.
«Es como hacer rodar una pelota arriba y abajo por una montaña, donde la pelota representa la corriente eléctrica y la altura de la montaña representa los diferentes estados energéticos de la molécula.» dijo Reed. «Fuimos capaces de ajustar la altura de la montaña, permitiendo a la corriente pasar cuendo era baja, y parando la corriente cuando era alta.» De esta manera, el equipo fue capaz de usar la molécula más o menos de la misma manera que son usados los transistores corrientes.
El trabajo está construido a partir de investigaciones previas hechas por Reed en 1990, el cual demostró que las moléculas individuales podrían estar atrapadas entre los contactos eléctricos. Desde entonces, él y Takhee Lee, un antiguo postdoctorado asociado en Yale y ahora un profesor en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Gwangju, desarrollaron técnicas adicionales a lo largo de los años que les capacitaron para «ver» que estaba ocurriendo a nivel molecular.
Al ser capaces de fabricar contactos eléctricos a mucha menor escala, identificando las moléculas ideales a usar, y comprendiendo donde colocarlas y como unirlas a los contactos fueron también componentes clave del descubrimiento. «Había muchos avances tecnológicos y la comprensión construida durante años hizo esto posible,» dijo Reed.
Hay mucho interés en usar las moléculas en circutos de ordenadores porque los transistores tradicionales no son aprovechables a mucha menor escala. Pero Reed declaró que esto es estríctamente un avance científico y que las aplicaciones prácticas tales como «ordenadores moleculares» más pequeños y rápidos – si al final es posible – están a muchas décadas de distancia.
«No estamos a punto de crear la próxima generación de circuitos integrados,» dijo. «Pero tras muchos años de trabajo preparándonos para esto, hemos completado una década de búsqueda y mostrado que las moléculas pueden actuar como transistores.»
Los otros autores del artículo incluyen a Hyrunwook Song y Yun Hee Jang (Instituto de Ciencia y Tecnología de Gwangju); y Youngsang Kim y Heejun Jeong (Universidad Hanyang).
Noticia publicada por la Universidad de Yale en inglés.
Fuente: NLC – Astronomía y tecnología
Bajo licencia Creative Commons
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