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Realizan la primera computación cuántica
Un equipo internacional de científicos consigue realizar el primer cálculo matemático, consistente en una factorización de un número pequeño, utilizando un computador cuántico elemental. Esto representa un paso importante en la consecución del computador cuántico.
Investigadores de University of Queensland (Australia) y de University of Toronto (Canadá) afirman haber manipulado fotones entrelazados cuánticamente para calcular los factores primos de 15, es decir, los números primos (sólo divisibles por ellos mismos y por la unidad) que dividen a 15, y que en este caso son 3 y 5.
Según Andrew White (del equipo australiano), aunque la respuesta a este problema puede ser obtenida de una manera mucho más fácil por un niño de ocho años, conforme el número se hace más grande el problema se hace mucho más difícil.
Calcular los factores primos no sólo es difícil para cualquier humano, sino que también lo es para cualquier computadora. Precisamente, esta dificultad inherente de factorizar números muy grandes es en la que están basados los sistemas de encriptado o cifrado (RSA) que usamos cuando hacemos compras por Internet o consultamos nuestro saldo en el banco con el ordenador.
Calcular la factorización de 15 es un paso crucial en el objetivo de poder factorizar en el futuro números más grandes mediante computación cuántica, y que ahora son invulnerables usando ordenadores convencionales. La meta de estos investigadores es demostrar que se puede quebrar, en la práctica, el cifrado RSA, y que así haya motivación por encontrar sistemas aún más seguros (se está pensando precisamente en sistemas cuántico de cifrado).
Si usamos un ordenador o computadora clásica podemos representar un problema y resolverlo mediante bits de información. Los bits del un sistema binario tradicional sólo pueden valer o bien 0 ó bien 1.
Por otro lado, en los ordenadores cuánticos, se tienen qbits o cubits que pueden adoptar varios valores simultáneos, como por ejemplo un valor de 0 y 1 simultáneo, que sería una superposición cuántica de esos dos estados. Serían como los “gatos de Schrödinger” más simples posibles. El 0 y el 1 físicamente se corresponderían, por ejemplo, con el spin de un electrón o la polarización de un fotón.
Un cubit puede estar en dos estados a la vez, dos cubits (dos partículas entrelazadas) pueden adoptar cuatro estados (2×2) a la vez, tres cubits (tres partículas entrelazadas) ocho (2×2×2) y así sucesivamente. De este modo la memoria basada en cubits crece exponencialmente con el número de elementos (cubits). Estos cubits serían además procesados simultáneamente de una tacada, en algo similar a un procesado en paralelo.
Para un número de cubits pequeño casi no hay diferencia con los bits tradicionales (que carecen de esta capacidad de “hacer cosas a la vez”), pero con muchas partículas la diferencia sería abrumadora. En un hipotético futuro, si se consiguen suficientes partículas actuando como cubits, se podrían abordar problemas matemáticos (como el de la factorización de números grandes) que son inatacables con la computación convencional. Algunos problemas serían resueltos en minutos en lugar de en años.
Todavía es aventurado pensar de qué manera podría cambiar el mundo con el advenimiento de esta hipotética tecnología futura. Pero para que esto ocurra antes ha de ser posible conseguir mantener la coherencia cuántica de muchas partículas. Conforme se aumenta el número de éstas es más difícil controlar el sistema, la decoherencia cuántica hace su aparición en escena, la función de ondas de los cubits colapsa a uno de todos los posibles estados y la posibilidad de efectuar cómputos cuánticos desaparece. Esta propiedad de decoherencia es precisamente la que generalmente se invoca para explicar por qué el mundo macroscópico (formado por muchas partículas) no exhibe las extrañas propiedades cuánticas del mundo microscópico (pocas partículas). La destrucción de la superposición cuántica se da según las partículas interaccionan con el entorno. A más partículas en el sistema más difícil es evitar la decoherencia.
Para implementar los computadores cuánticos elementales se usan generalmente iones, electrones u otro tipo de partículas (fotones de luz en el caso aquí relatado), que son difíciles de manejar y requieren grandes instalaciones. La implementación de un sistema de estado sólido que permitiera este tipo de cómputo cuántico sería un gran logro y permitiría su comercialización.
Pero, de momento, nos tenemos que conformar con la factorización de 15.
Fuentes y Referencias:
University of Queensland
http://arxiv.org/abs/0705.1398
Physical Review Letters (en prensa).
Fuente: Neofronteras
Enlace relacionado: Nuevo material que supone avance en la computación cuántica
La «espintrónica» nos permitirá ver películas de alta definición en el iPod
La ‘espintrónica’ es ‘una ciencia bebé que está creciendo muy sana’ y es la consecuencia más destacable de la magneto-resistencia gigante, según uno de sus padres, el científico francés Albert Fert, que recogerá el lunes el premio Nobel de Física 2007 en Estocolmo junto al alemán Peter Grünberg.
‘En pocos años habremos manipulado las microondas radiofónicas, las memorias de los ordenadores serán diferentes, los teléfonos móviles funcionarán por un sistema que consumirá muchísima menos energía, sus baterías durarán mucho más tiempo e incluso se podrán ver películas de alta definición en el iPod’, asegura el físico francés en una entrevista con Efe.
Fert (Carcassone, Francia, 1938) ofreció hoy una conferencia bajo la arbórea bóveda de madera del Aula Magna de la Universidad de Estocolmo y explicó en una entrevista con Efe cómo ‘el iPod es sólo el primer peldaño de este descubrimiento’.
La magneto-resistencia gigante fue descubierta casi simultáneamente por Fert y Grünberg en 1988, cuando comprobaron que mediante pequeñas alteraciones en las resistencias magnéticas aumentaba de manera exponencial la capacidad de los discos duros, permitiendo así, entre otras cosas, reducir el tamaño de los aparatos electrónicos.
Su aplicación material tuvo lugar en 1997 y, en la actualidad, ‘la investigación está abriendo muchas posibles vías’ que incluso afectan al campo de la medicina -permite ‘detectar las biomoléculas’ mediante procesos magnéticos- y al de las telecomunicaciones, rama en la que Fert sigue investigando en la Universidad Paris-Sud de Orsay, en Francia, donde dirige la unidad mixta de física CNRS/Thales desde 1995.
Este científico, que chapurrea español y que adora, ‘por supuesto, el cine de Almodóvar’, considera, a pesar de que en su conferencia de hoy no hubo compasión para los neófitos, que hay que desprenderse de los tecnicismos para acercar la ciencia al público general.
‘Debemos ser capaces de explicar lo que estamos haciendo para que las otras personas lo entiendan. La gente se asusta fácilmente con los nuevos inventos’, explica, dado que la nanotecnología, campo al que sus investigaciones pertenecen, no tiene ‘ninguna relación con las nanofísica, la nanoquímica o la nanobiología y las nanopartículas, por lo que no tenemos nada que ver con las guerras’.
Con la GMR (siglas de su descubrimiento) la estructura de la memoria de un ordenador cambia y, por ello, ‘irá ganando en densidad’, como demuestra el hecho de que, desde el 2000, la capacidad de los discos duros se ha duplicado cada año.
Pero, ¿hasta qué punto los usuarios necesitarán más capacidad en sus ordenadores? Los avances de la tecnología, según Fert, también son inescrutables, ya que las demandas de ocio en el PC han mutado ‘frenéticamente’ en los últimos años.
La ‘espintrónica’, entonces, ‘marcará un antes y un después en la ciencia’, asegura. ‘Ha sido toda una sorpresa también para el mundo de los negocios que, por lo tanto, no nos ha presionado demasiado. Ahora, más bien nos ofrece un gran apoyo para seguir investigando’, explica, aunque también asume, con gesto de resignación, que fue Grünberg el primero en patentar la novedad, que luego vendió a IBM.
Fert, que hizo suspirar al público durante la conferencia al demostrar con naturalidad que un ganador del Nobel en Física también puede tener problemas con una presentación en Power Point, ha recibido este año, además del Nobel, numerosos reconocimientos junto a Grünberg que, desde la universidad de Jülich, en Alemania, llegó a las mismas conclusiones.
‘Se puede decir -afirma- que es una coincidencia. Descubrimos lo mismo al mismo tiempo, aunque entrando por diferentes vías. Yo me centro más en las propiedades de la conducción de la energía y él en las reacciones magnéticas y en las propiedades de los materiales’.
El premio Nobel de Física -que sólo dos mujeres han conseguido en toda su historia- es uno de los cinco galardones que Alfred Nobel especificó en su legado, lo otorga la Real Academia de Ciencias Sueca y está dotado con diez millones de coronas suecas (1,06 millones de euros, 1,55 millones de dólares).
Pese a que este año sus receptores superan los sesenta años, en 1915 fue premiado con veinticinco el físico australiano Lawrence Bragg por sus investigaciones sobre los rayos X y la estructura del cristal, lo que le convierte, todavía hoy, en el ganador más joven de la historia de los Nobel.
Fuente: Terra.es
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Aparato de radio a escala nanométrica
Científicos del Lawrence Berkeley National Laboratory, Universidad de California, han conseguido crear el primer aparato de radio completo a escala nanométrica. Esta “nanoradio” esta formada por una única molécula de “nanotubo de carbono“, un nuevo material que promete lograr un desempeño mejor que los actuales semiconductores de silicio estándares, que contiene los 4 componentes básicos de un aparato de radio: antena, filtro paso-banda sintonizable, amplificador y demodulador.
La nanoradio, con menos de un micrómetro de largo y sólo 10 nanómetros de ancho (10.000 veces menor que el diámetro de un cabello humano), permitirá crear interfaces radio-controladas a escala subcelular, con aplicación en áreas como la medicina y tecnología sensorial.
Aunque está formada por los mismos componentes básicos que una radio convencional, la nanoradio no funciona del mismo modo. En lugar de tener un funcionamiento totalmente eléctrico como ocurre en las radios convencionales, tiene una parte mecánica, con el propio nanotubo de carbono funcionando como antena y sintonizador.
Las ondas de radio entrantes interactúan con el extremo eléctricamente cargado del nanotubo, causando en éste una vibración. Dichas vibraciones sólo son apreciables si la frecuencia de la onda recibida coincide con la frecuencia de resonancia del nanotubo, la cual, como en una radio convencional, puede ser sintonizada para recibir sólo un fragmento pre-seleccionado, o canal, del espectro electromagnético.
La primera transmisión recibida por la nanoradio fue una emisión FM de la cancíon “Layla” de Eric Clapton. A este clásico de Eric Clapton le seguirían “Good Vibrations” de los Beach Boys, y “Largo” de la ópera Xerxes de Händel (la primera pieza musical emitida por radio, el 24 de diciembre de 1906).
Más información:
– Nanotube Radio (PDF), American Chemical Society’s Nano Letters.
– Berkeley Researchers Create First Fully Functional Nanotube Radio, Lawrence Berkeley National Laboratory.
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Autoimplantes de chips para el sistema nervioso
El experto en cibernética de la Universidad de Reading (Reino Unido), Kevin Warwich está convencido de la perfecta unión a la que se puede llegar entre el hombre y la máquina. Él mismo es la demostración. Utilizándose como conejillo de indias, se ha implantado un chip que, a través de radiofrecuencia, se conectaba con un ordenador. «Conseguí identificarme con él, de manera que la máquina pudiera abrir puertas y dar las luces en mi lugar», dijo ayer en Cáceres.
Del mismo modo, se autoimplantó un dispositivo en su sistema nervioso. Con este implante descubrió, con los ojos cubiertos, que «sin ver, era capaz de decir si se me acercaba un objeto».
Asimismo, a través de este implante y con la implicación de su esposa, a la que colocó un collar conectado al implante, Warwick dijo haber conseguido «uno de los resultados que más me emocionó, porque conseguía transmitir a mi esposa señales de miedo, de alegría, de excitación. Conseguimos unir nuestros dos sistemas nerviosos», añadió durante el I Congreso Internacional de Ingeniería Médica (Memeet), organizado por el Centro de Cirugía de Mínima Invasión Jesús Usón.
Sus experimentos no son un juego. Ante una sala llena de médicos, informáticos, diseñadores e ingenieros, Warwick quiso mostrar cómo las nuevas tecnologías robóticas son la solución a enfermedades como el párkinson, la ceguera o la amputación de algún miembro, «a pesar de que algunos científicos tienen una visión muy limitada».
Fuente: ElPais.com
El 42% de empresas ignoran el gasto energético de sus sistemas tecnológicos
La eficiencia energética no es uno de los temas prioritarios para los directores de tecnología de las empresas. En concreto, el 42% de los ejecutivos de tecnologías de la información a nivel mundial afirma que su empresa no hace un seguimiento del gasto energético originado por los sistemas tecnológicos y un 9% ignora si su empresa lo hace. Así lo señala el estudio «Tecnologías de la Información (TI) y medio ambiente: ¿un nuevo punto en la agenda del director de tecnología?» realizado por Economist Intelligence Unit, con el patrocinio de IBM.
Sin embargo, en los próximos años, es muy probable que la energía sea una de las principales preocupaciones de las empresas debido al aumento de los costes energéticos y la creciente demanda de potencia de las tecnologías de la información. De hecho, uno de cada cuatro directores de tecnologías que sí que hicieron un seguimiento del gasto energético de su plataforma tecnológica (el 24%) detectó que el consumo de energía de los equipos tecnológicos se ha incrementado en los últimos dos años. Asimismo, el 64% de los encuestados admite que un estándar de eficiencia energética en los equipos informáticos les llevaría a modificar sus políticas de compra.
Algunas de las principales conclusiones del informe son las siguientes:
- Ausencia de programas medioambientales. Aunque dos tercios de los ejecutivos encuestados a nivel mundial afirman que sus organizaciones tienen un responsable de energía y medio ambiente en el consejo directivo, sólo el 45% dispone de un programa para reducir las emisiones globales de carbono. Además, un 52% de los que han puesto en marcha una estrategia en este sentido no tienen marcados unos objetivos que cumplir. Si trasladamos esas cifras a los países de Europa, el informe indica que un 62% de las empresas europeas cuenta con un responsable de estos temas en su cúpula directiva, (frente al 53% en Norteamérica y el 37% en la zona de Asia Pacífico), aunque sólo el 40% de estas organizaciones ha puesto en marcha programas para reducir sus emisiones globales de carbono (comparado con un 38% en Norteamérica y un 34% en Asia).
- La eficiencia energética no es un factor determinante en las decisiones de compra de sistemas tecnológicos. Según el 63% del total de los encuestados, la fiabilidad es el factor más influyente a la hora de adquirir infraestructura tecnológica. Le siguen el precio (32%), el servicio posventa (30%) y los plazos de entrega (13%). A pesar del aumento de los costes energéticos, sólo el 12% de los encuestados considera que la eficiencia energética de la infraestructura es un factor relevante.
- La tecnología puede jugar un papel muy importante a la hora reducir las emisiones y el impacto en el medio ambiente. Como medidas efectivas relacionadas con las TI para reducir el consumo energético, el 20% de los encuestados en Europa señala la consolidación de los centros de datos y el 19% la virtualización de los servidores. Otras iniciativas que, según los encuestados, podrían generar importantes mejoras y ahorrar costes serían apagar los ordenadores cuando estén inactivos, reducir la impresión innecesaria de documentos, así como el reciclaje de papel y de los cartuchos de tinta.
Metodología
Este estudio, que ha sido patrocinado por IBM, fue realizado por Economist Intelligence Unit durante los meses de junio y julio de 2007. Para ello se llevaron a cabo más de 210 encuestas en todo el mundo a directores de sistemas de información y altos ejecutivos del departamento tecnológico en empresas de más de 1.000 empleados. La mayoría de las respuestas proceden de Europa Occidental (59%), Asia Pacífico (19%) y América del Norte (19%).
Fuente: LaFlecha.net
Nobel de Física para la tecnología de los discos duros
El Premio Nobel de Física 2007 fue otorgado el martes a dos físicos, el francés Albert Fert y el alemán Peter Gruenberg, por haber descubierto una tecnología que permite la miniaturización de los discos duros que en menos de dos décadas revolucionó la tecnología de la información.
El profesor francés Albert Fert, de 69 años, y el alemán Peter Gruenberg, de 68, fueron recompensados por haber descubierto la magnetoresistencia gigante (GMR).
«Gracias a esta tecnología ha sido posible una miniaturización radical de los discos duros en los últimos años», señaló el Comité Nobel en un comunicado, destacando que servía para fabricar computadoras portátiles cada vez más pequeñas o para lectores de música compactos.
«Las aplicaciones de ese fenómenoo revolucionaron las técnicas que permiten leer la información almacenada en disco duro», estimó.
Los dos laureados descubrieron la GMR en 1988, tras una serie de trabajos llevados a cabo separadamente, cada uno con su propio equipo.
La GMR puede «ser considerada una de las primeras aplicaciones reales del prometedor campo de la nanotecnología», agregó.
Este ámbito de investigación en nanociencias está en plena expansión.
La GMR tiene un impacto muy importante en las tecnologías de la información y de la comunicación. Ha permitido, en particular, elaborar los cabezales de lectura que equipan hoy en día todos los discos duros.
Fert y Grunberg descubrieron que breves cambios magnéticos en un sistema de GMR conducían a enormes diferencias en resistencia eléctrica.
Estas diferencias provocan cambios en la corriente del cabezal de lectura que escanea un disco duro para detectar los unos y los ceros en los cuales se almacena la información.
Como resultado, el cabezal puede leer áreas magnéticas menores y más débiles, y esta sensibilidad permite que la información se almacene con mayor densidad en el disco duro.
Abert Fert, de 69 años, nacido en Carcassone (sur de Francia), es director científico de la Unidad Mixta de Física del Centro Nacional de Investigación Científica Thales desde 1995. También es profesor en la universidad París Sur, en Orsay.
Estoy «muy feliz por mí, mi familia y mis colaboradores», explicó Fert a la AFP. «Estoy contento de compartirlo con Peter Gruenberg, al cual estimo mucho y con el cual siempre he tenido relaciones muy correctas».
Peter Gruenberg, de 68 años, es profesor en el Institut fur Festkorperforschung, Forschungszentrum Julich, en Alemania.
Ser investigador en Alemania «vale la pena se mire como se mire», explicó Gruenberg.
«Las empresas alemanas no prestaron mucha atención a mi trabajo al principio, pero su actitud cambió luego», añadió.
La canciller alemana Angela Merkel saludó esta «extraordinaria recompensa para un científico alemán», mientras que el presidente Nicolas Sarkozy consideró que el Nobel para Fert «nos muestra la vía para que nuestra enseñanza superior y nuestra investigación aporten soluciones de futuro al desarrollo de Francia».
En enero de 2007, los dos físicos ya habían recibido en forma conjunta un premio por sus trabajos sobre la magnetoresistencia gigante, el Premio Japón, otro galardón científico de gran prestigio.
El año pasado, dos estadounidenses, John Mather y George Smoot, habían compartido el premio por sus trabajos sobre las radiaciones cósmicas, que respaldan la teoría del Bing Bang para explicar el origen del universo.
El Nobel de Física es el segundo premio atribuido esta semana.
Los galardonados recibirán de manos del rey Carlos Gustavo de Suecia una medalla de oro, un diploma y un cheque de 10 millones de coronas suecas (1,08 millones de euros, 1,52 millones de dólares), que será dividido entre los dos.
Fuente: AFP
Consumo energético de ordenadores
Un reciente estudio realizado por primera vez por un investigador independiente ha revelado que el consumo energético que necesitan los equipos conectados a Internet representa nada menos que un 9,4% del total del consumo de los EEUU. A nivel global el porcentaje baja al 5,3%, y el autor ha tenido en cuenta sólo los componentes del PC que se utilizan para la conexión (la caja con sus componentes básicos y el monitor), pero por ejemplo ha desestimado el consumo de otros periféricos como impresoras. Los resultados espeíficos del estudio, en UClue.com.»
Fuente: Barrapunto.com
Televisores basados en nanotecnología
Productos relativamente nuevos en el mercado como los televisores de pantalla de cristal líquido (LCD) pronto podrían estar obsoletas gracias a una nueva técnica creada por investigadores de la Universidad de Houston.
Estos científicos han conseguido desarrollar una técnica que permite que dispositivos basados en nanotecnología puedan ser producidos en masa, provocando la migración de la tecnología LCD a la pantalla de campo de emisión superior, conocida como FED. Los FEDs utilizan un gran arsenal de nanotubos de carbono, los emisores más eficientes conocidos, para crear una pantalla con una resolución más elevada que un LCD.
El mçetodo ha sido bautizado como “Nanopantography” y los descubridores esperan que se convierta en un método viable para la fabricación rápida y en randes cantidades” afirma Vincent Donnelly del Cullen College of Engineering.
Según aseguran los desarrolladores, en un plazo entre 5 y 10 años esta tecnología podría estar en el mercado.
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Fuente: Universidad de Houston
Fuente: Cullen College of Engineering
Fuente: Novaciencia
Científicos de IBM consiguen imprimir a escala nanométrica con una resolución de 100000 puntos
Un grupo de investigadores de IBM ha desarrollado una técnica que permite imprimir a escala nanométrica (un nanómetro es la millonésima parte de un milímetro). Esta tecnología podría aplicarse al desarrollo de biosensores, la fabricación de lentes para chips ópticos y la fabricación de nanocables que serían la base de los chips del futuro.
Los investigadores han conseguido partículas impresas de un tamaño de 60 nanómetros (aproximadamente 100 veces más pequeñas que una célula de sangre humana), con una resolución que permite imprimir tanto líneas simples como dibujos más complejos. Traduciendo esta resolución al estándar dpi (puntos por pulgada), que se refiere al número de “manchas de tinta” que se pueden imprimir en un área determinada, la tecnología de nanoimpresión permite una resolución de 100.000 dpi, mientras que la impresión con tecnología offset habitual hoy en día trabaja a 1.500 dpi.
Este logro, que ha sido publicado en la edición de septiembre de la revista Nature Nanotechnology, abre el camino para nuevos avances en áreas diversas como la biomedicina, la electrónica y la informática. Hasta ahora, las técnicas de fabricación de componentes de menos de 100 nanómetros se basan en extraer esos componentes de piezas más grandes. La técnica de impresión, sin embargo, permite añadir nanopartículas a una superficie de un modo eficaz, lo que facilita la combinación de diferentes materiales como metales, polímeros, semiconductores y óxidos.
Para demostrar la eficiencia y versatilidad del método, los investigadores decidieron imprimir una imagen del sol pintada por Robert Fludd en el siglo XVII, el símbolo de los alquimistas para representar el oro. La impresión ha sido, de hecho, realizada con 20.000 partículas de oro, cada una de ellas de 60 nanómetros de diámetro. El método de impresión ha consistido en colocar una partícula por punto de dibujo, creando la obra de arte más pequeña jamás conseguida con partículas individuales de pigmento.
Fuente: Cibersur.com
IBM consigue almacenar información en átomos y moléculas
Investigadores del centro Almaden Research Center de IBM en California han desarrollado una técnica para medir la anisotropía magnética, una propiedad del campo magnético que le permite mantener una dirección particular. Según los expertos, la posibilidad de medir la anisotropía magnética a nivel atómico representa un paso crucial hacia la representación mediante imanes de los ceros y unos utilizados para almacenar datos en el lenguaje computacional binario.
Por otra parte, investigadores del laboratorio de IBM en Zurich (Suiza) aseguran haber utilizado una molécula individual como un conmutador electrónico que podría llegar a reemplazar los transistores usados en los chips de módem. Todavía habrán de transcurrir al menos diez años hasta que estas nuevas tecnologías puedan ser utilizadas para la creación de componentes en productos comerciales, pero los descubrimientos permitirán a los científicos dar un gran paso adelante en su búsqueda de medios para sustituir el silicio como base de la computación, según Mathew McMahon, portavoz de IBM.
Hasta el momento, para construir chips más rápidos y de menores dimensiones, IBM y otros fabricantes de procesadores, como Intel y AMD, han ido reduciendo las dimensiones requeridas por las funcionalidades de los chips desde los 90 nanómetros hasta los 65 nanómetros utilizados en las más recientes generaciones. La meta ahora es alcanzar los 45 y los 32 años durante los próximos años.
El problema es que las conexiones construidas en silicio tienden a perder más electricidad en cada paso de esta escala de reducción, y, finalmente alcanzarán un límite a partir del cual dejarán de resultar útiles. De ahí la potencial importancia del descubrimiento de los laboratorios de IBM para el futuro de la industria informática.
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