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Computación cuántica sin requerir enfriamiento
Es un reto que ha sido durante mucho tiempo uno de los santos griales de la computación cuántica: cómo crear los bloques clave de construcción, conocidos como bits cuánticos o qubits, que existan en un sistema de estado sólido a temperatura ambiente.
La mayoría de los sistemas actuales, por comparación, se basan en un equipo complejo y caro diseñado para atrapar un solo átomo o un electrón en el vacío y luego enfriar todo el sistema a temperaturas próximas al cero absoluto.
Un grupo de científicos de Harvard, dirigido por el profesor de Física Mikhail Lukin, incluyendo a los estudiantes graduados Kucsko Georg Maurer y Peter y el investigador postdoctoral C. Latta, indican que han resuelto el problema, y lo hicieron recurriendo a uno de los materiales más puros de la Tierra: los diamantes.
Con un par de impurezas en diamantes ultrapuros, «cultivados» en el laboratorio de diamantes, los investigadores fueron capaces de crear los bits cuánticos que almacenan la información y permanecer en ellos durante casi dos segundos, un aumento de casi seis órdenes de magnitud más de la vida útil de los sistemas anteriores. El trabajo, descrito en la revista Science, es un primer paso crítico en la eventual construcción de un ordenador cuántico funcional, y tiene una gran cantidad de otras aplicaciones potenciales.
«Lo que hemos sido capaces de lograr en términos de control es sin precedentes», dijo Lukin. «Tenemos un qubit, a temperatura ambiente, que podemos medir con muy alta eficiencia y fidelidad. Podemos codificar los datos en él, y nos los puede almacenar por un tiempo relativamente largo. Creemos que este trabajo sólo está limitado por cuestiones técnicas, por lo que parece factible aumentar el tiempo de vida en el rango de horas. En ese momento, una gran cantidad de aplicaciones del mundo real serán posibles».
Además de un ordenador cuántico práctico, Lukin prevé que el sistema se utilice en aplicaciones que incluyen «dinero cuántico» (un sistema de pago para las transacciones bancarias y tarjetas de crédito que se basa en la codificación de los bits cuánticos para frustrar a los falsificadores) y las redes cuánticas (método de comunicaciones altamente seguro que utiliza bits cuánticos para transmitir datos).
«Esta investigación es un importante paso adelante en la investigación hacia la construcción algún día de una computadora cuántica práctica», dijo Kucsko, que trabaja en el laboratorio de Lukin, y es uno de los dos primeros autores del artículo. «Por primera vez, tenemos un sistema que tiene un plazo de tiempo razonable para la memoria y simplicidad, por lo que ahora es algo que podemos seguir».
La base para el avance de Lukin se estableció hace varios años, cuando investigadores descubrieron que los sitios vacantes de nitrógeno (NV), los centros a escala atómica de impurezas en el diamantes, crecidos en el laboratorio se comportan de la misma manera que los átomos individuales. Al igual que los átomos individuales, cada centro posee un espín, que puede ser polarizado, similar al de un imán de barra. Mediante el uso de láser, los investigadores son capaces no sólo de controlar el espín, sino tambén detectar su orientación a medida que cambia con el tiempo.
Pero la idea de utilizar los centros de NV para formar la columna vertebral de una computadora cuántica, simplemente no era práctico, en gran parte debido a que sólo puede contener los datos cerca de una millonésima de segundo antes de que sus propiedades cuánticas – y cualquier otro dato que puede haber – se perdiera.
El culpable, dijo Lukin, fue otra impureza en el cristal de diamante.
En los experimentos iniciales, el equipo utilizó diamantes que contiene 99 por ciento de 12 átomos de carbono, que no tienen espín. El resto, sin embargo, estaba formado por átomos de carbono-13, un isótopo complicado que contiene un espín en el núcleo del átomo. Aunque débil, la interacción con los espines estaba causando luces de los centros NV corta vida.
Con esta última investigación, sin embargo, Lukin y su equipo convertido lo que alguna vez fue un reto – la interacción entre el centro de NV y átomos de carbono-13 – para su ventaja.
«El espín nuclear del carbono-13 tiene un bit cuántico ideal, porque están muy aislados», dijo Lukin. «Debido a tan poca interacción con las fuerzas externas, tienen tiempos de coherencia relativamente largos. Por supuesto, las mismas propiedades que las hacen ideales los qubits también los hacen difíciles de medir y manipular».
La solución de Lukin y su equipo fue sorprendentemente elegante. En lugar de intentar encontrar una manera de medir el espín de los átomos de carbono, utilizaron el centro NV que lo haga por ellos.
Trabajando con investigadores de Element Six, una empresa británica que se especializa en la fabricación de diamantes artificiales, desarrollaron una nueva técnica para crear cristales que eran aún más puros: 99n99 por ciento de carbono-12. Los investigadores luego bombardear el cristal con nitrógeno para crear el centro NV, que interactúa con un cercano átomo de carbono-13.
El resultado de esta interacción es que el centro NV refleja el estado del átomo de carbono, es decir, los investigadores pueden codificar un bit de información en el espín del átomo, a continuación, «leer» los datos mediante la supervisión del centro de NV.
«El sistema que hemos desarrollado utiliza esta sonda muy local, el centro de NV, que nos permite controlar que los beneficios», dijo Lukin. «Como resultado de ello, por primera vez, podemos codificar un bit de información en el espín, y utilizar este sistema para su lectura».
Sin embargo, la codificación de la información en el espín del átomo de carbono-13 y su lectura utilizando el centro NV es sólo un paso en el camino hacia una computadora cuántica. Para ser verdaderamente útil, los investigadores tuvieron que determinar la forma de tomar ventaja de las propiedades cuánticas del átomo -es decir, su capacidad para ocupar dos estados al mismo tiempo.
Esa capacidad de estar en dos estados al mismo tiempo, es un principio clave de los ordenadores cuánticos. A diferencia de las computadoras tradicionales, que codifican los bits de información, ya sea cero o uno, los ordenadores cuánticos se basan en escala atómica de la mecánica cuántica para dar a los bits cuánticos ambos valores a la vez. Esa propiedad, en teoría, permite a los ordenadores cuánticos realizar cálculos múltiples en paralelo, por lo que son mucho más poderosos que los ordenadores tradicionales, que realizan operaciones en la secuencia.
La solución, Lukin explicó, era un proceso de dos pasos.
El primer paso es cortar la conexión entre el centro NV y el átomo de carbono. Con el uso de cantidades masivas de luz láser, el investigador es capaz de mantener con eficacia el centro NV ocupado y evitar la interacción con el átomo de carbono. En el paso dos, el cristal de diamante es bombardeado con un conjunto específico de impulsos de frecuencia de radio, la supresión de la interacción entre el átomo de carbono-13 y cualesquiera átomos cercanos.
«Al limitar las interacciones con el átomo de carbono-13, se puede extender la vida útil del qubit y mantener los datos durante más tiempo», dijo Lukin. «El resultado final es que somos capaces de aumentar el tiempo de coherencia de una milésima de segundo a casi dos segundos.»
Fuente: P. C. Maurer, G. Kucsko, C. Latta, L. Jiang, N. Y. Yao, S. D. Bennett, F. Pastawski, D. Hunger, N. Chisholm, M. Markham, D. J. Twitchen, J. I. Cirac, M. D. Lukin. Room-Temperature Quantum Bit Memory Exceeding One Second. Science, 2012; 336 (6086): 1283 DOI: 10.1126/science.1220513
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Ordenador que puede sobrevivir al universo, un paso más cerca
La muerte térmica del universo no tiene por qué poner fin a la era de la computación. Un extraño dispositivo conocido como «cristal de tiempo», teóricamente, puede seguir trabajando como un equipo incluso después de que el universo se enfríe. Un nuevo proyecto para un «cristal de tiempo», hace que su construcción esté un paso más cerca.
Cristales normales son objetos tridimensionales cuyos átomos están dispuestos en patrones regulares y repetitivos -al igual que la sal de mesa. Adoptan esta estructura, ya que utilizan la menor cantidad de energía posible para mantenerse.
A principios de este año, Frank Wilczek, físico teórico del Instituto Tecnológico de Massachusetts (EE.UU.), especuló que una estructura similar que se podría repetir con regularidad en la cuarta dimensión – el tiempo.
Para traducir la simetría espacial de un cristal regular en la cuarta dimensión, los átomos en un «cristal de tiempo» tendrían que rotar constantemente y volver a su ubicación original. Fundamentalmente, sino que también tendría que estar en su estado más bajo de energía posible cuando lo hagan, lo que significa que, naturalmente, seguiría girando incluso después de que el universo haya sucumbido a la entropía y se enfríe a una temperatura uniforme – un estado conocido como muerte térmica.
Anillo superconductor
Este tipo de comportamiento normalmente viola las leyes de la termodinámica, pero la rotación continua se permite en el caso de los electrones en un superconductor, que fluya sin resistencia. Wilczek originalmente sugirió que un anillo superconductor podría servir como un cristal de tiempo si se pudiera hacer que los electrones fluyan por separado en lugar de en una corriente continua, asegurando un patrón de repetición. Pero no podían encontrar la manera de hacerlo en la práctica.
Ahora Tongcang Li de la Universidad de California, Berkeley (EE.UU.) , y sus colegas de la Universidad de Michigan en Ann Arbor y la Universidad de Tsinghua en Pekín (R. P. China), tiene una propuesta alternativa que puede ser posible de construir.
Lo primero que necesita es una trampa de iones, un dispositivo que mantiene las partículas cargadas en su lugar utilizando un campo eléctrico. Esto provoca que los iones formen un cristal en forma de anillo, como iones atrapados que a temperaturas extremadamente bajas se repelen. A continuación, se aplica un débil campo magnético estático, lo que provoca que los iones giren.
La mecánica cuántica significa que la energía de rotación de los iones debe ser mayor que cero, incluso cuando el anillo se enfría a su estado de energía más bajo. En este estado, los campos eléctricos y magnéticos ya no son necesarios para mantener la forma del cristal y el giro de sus iones constituyentes. El resultado es un «cristal de tiempo» – o incluso un cristal de espacio-tiempo, porque se repite el anillo de iones en el espacio y el tiempo.
Diseño agradable
«Estoy muy contento con él», dice Wilczek. «Han llegado realmente a algo que se parece a un diseño experimental de realización.»
La construcción del cristal será difícil ya que requiere temperaturas cercanas al cero absoluto. «El principal reto será que se enfríe un anillo de iones a su estado fundamental», afirma Xiang Zhang, miembro del equipo que también está en Berkeley. Afirma que esto debería ser posible en un futuro próximo cuando las tecnologías de trampa de iones mejoren.
Wilczek ha teorizado que un «cristal de tiempo» podría convertirse en un ordenador operativo , con diferentes estados rotacionales dando lugar a os l0 y 1 de un ordenador convencional. Dice que esto debería ser posible con el sistema propuesto. «Para hacerlo más interesante desea tener diferentes tipos de iones, tal vez varios anillos que afecten uno al otro», dice. «Se puede empezar a pensar en máquinas que funcionan con este principio.»
No hay que esperar a ver a un equipo de «cristal de tiempo» en el corto plazo, sin embargo. Mientras Wilczek, señala que la muerte térmica del universo es, en principio, «muy fácil de usar» para este tipo de experimento, ya que sería un estado frío y de oscuridad, hay otras cuestiones a considerar. «Nos centramos en un cristal de espacio-tiempo que puede ser creado en un laboratorio», dice Li. «Así que hay que descubrir un método para hacer un laboratorio que pueda sobrevivir en el calor de la muerte del universo».
Fuente: New Scientist
Impresión directa de nanoestructuras por autoenfoque electrostático de nanogotas de tinta
Investigadores de ETH-Zurich han desarrollado un método económico, rápido y reproducible para la impresión de pequeñas estructuras en forma similar al arte de impresión mediante una impresora de chorro de tinta. Ahora están planeando un spin-off.
Usando un nuevo método de impresión de nanogotas, estructuras diminutas puede ser aplicadas a superficies diferentes de una manera rápida y reproducible. Es rápido debido a que la impresora puede ser programada de tal manera que el material se aplica precisamente donde se necesita. La eliminación del exceso de material, como es necesario, con otros métodos a niveles de micro y nanoescala, ya no es necesario, ahorrando valiosos recursos.
Por otra parte, en comparación con los métodos establecidos que realizan funciones similares en nanoescala, la nueva técnica es mucho menos costosa. No necesita grandes instalaciones, salas limpias de alta clasificación, temperaturas excesivamente altas o valores especiales de presión. Funciona perfectamente sin pasos de vacío laboriosos que consumen mucho tiempo, necesario en muchos otros procesos.
Como resultado, el rendimiento y el tamaño de las superficies impresas se puede aumentar considerablemente durante la producción industrial, dice Poulikakos. Además, los prototipos en escala más pequeña se puede realizar rápida y asequible. Todo esto hará que el método sea mucho más atractivo que las alternativas ya disponibles.
Información sobre usos de interés en: Nature – Direct printing of nanostructures by electrostatic autofocussing of ink nanodroplets
Cinco dispositivos que Apple no ha inventado
La ira de algunos fanáticos de Apple cayó recientemente sobre las oficinas de Microsoft tras la presentación de la primera tableta de una nueva generación, de Microsoft, Microsoft Surface, que muchos consideran un plagio del iPad, pese a que los Microsoft Tablet PC datan de 2001.
Para aquellos a los que les gustan las cosas claras estos son algunos otros productos que Apple NO ha inventado, aunque sí haya ayudado a reinventarlos o popularizarlos:
INTERFACES TÁCTILES
IBM construyó las primeras pantallas táctiles a finales de los 60 del siglo pasado. En 1972, el fabricante de ordenadores CDC lanzó PLATO IV, primer ordenador con interfaz táctil, aunque sólo distinguía 256 puntos de presión.
La tecnología multitáctil data de 1982; fue creada por la Universidad de Toronto (Canadá), cuya implementación consistía en un panel de cristal translúcido con una cámara situada detrás que detectaba el cambio de color por la presión.
La tecnología multitáctil de Apple, que utilizarían por primera vez en el iPhone, en 2007, procede de la compra de la compañía Fingerworks, en 2005.
SMARTPHONES
Aunque el término no se acuñó hasta el lanzamiento del Ericsson GS88 en 1997, el primer teléfono inteligente de la historia fue el IBM Simon, lanzado en 1993, y que ya contaba con una interfaz táctil.
Apple presentó su primer iPhone en 2007, a un precio de 499$ con un contrato de permanencia de dos años. Fue uno de los primeros teléfonos móviles en incorporar una interfaz multitáctil, aunque no el primero.
INTERFACES GRÁFICAS
Es comúnmente aceptado que la primera interfaz gráfica tal y como la conocemos hoy en día nació en 1974, en el famoso centro de investigación de Palo Alto de Xerox (Xerox PARC), aunque si nos remotamos aún más en el pasado encontraremos precursores, como el expuesto por Douglas Englebart en 1968.
En diciembre de 1979 Apple llegó a un acuerdo con Xerox para poder visitar su centro de investigación, tomar notas y copiar algunas de sus ideas a cambio de un puñado de acciones de la compañía. En 1984 Apple lanzaba el Macintosh, la primera computadora personal de éxito en contar con una interfaz gráfica.
RATÓN
El ratón ha ido siempre de la mano de las interfaces táctiles, y su orígen no iba a ser una excepción. También fue creado por Douglas Englebart en los 60, fue perfeccionado considerablemente en los laboratorios del Xerox PARC, y pasó a formar parte del Macintosh de Apple gracias al acuerdo suscrito entre ambas compañías.
REPRODUCTORES PORTÁTILES
El inventor de orígen alemán Andreas Pavel diseñó y patentó un aparato de reproducción estéreo portátil en 1972, aunque no logró su comercialización. Fue Sony, en 1979, quien lanzó al mercado el estéreo portátil usando el nombre comercial de Walkman. Al Walkman, que usaba cintas de cassette como medio de soporte, le siguió el Sony Discman (CD) en 1984.
El primer reproductor de audio digital portátil de producción masiva fue el MPMan de la compañía surcoreana Saehan, aunque el primer aparato que tuvo realmente éxito fue el Rio PMP300 de Diamond (1998).
No fue hasta octubre de 2001 que Apple presentó el iPod de primera generación, popular principalmente por su cuidada interfaz, su pequeño tamaño y su famosa click-wheel (rueda de clic).
Fuente: Mundo Geek
¿Los smartphones son nocivos para la salud?
Un estudio reveló que muchas personas antes de llegar o salir de la oficina trabajan desde sus teléfonos móviles celulares. Esta mala postura provoca dolores de espalda y cuello. El estrés es otra de las consecuencias de esta conducta.
De acuerdo a la Sociedad Colegial de Fisioterapia del Reino Unido, la gente se ha convertido en «esclavos de la pantalla» (smartphone, tableta o laptop) y es frecuente que están trabajando cuando viajan hacia o desde la oficina y al llegar a su casa. Esta conducta que propicia una mala postura corporal puede provocar dolor de espalda y cuello, dice el organismo. Según los expertos, es necesario que la gente ‘aprenda a apagar’ sus dispositivos móviles.
La Sociedad llevó a cabo una encuesta con más de dos mil oficinistas. Los resultados mostraron que más de 64% de los encuestados señalaron que seguían trabajando en sus teléfonos inteligentes y otros dispositivos después de salir de la oficina. Y pasaban en promedio dos horas en ello.
Muy preocupante
«Los fisioterapeutas están preocupados porque este trabajo excesivo está almacenando problemas de salud mental y física para el futuro».
En particular porque 66% de los encuestados informaron que sufrían alguna enfermedad vinculada al trabajo, como dolores de cabeza o de espalda. La Sociedad agrega que «la mala postura al usar teléfonos inteligentes y otros dispositivos móviles puede conducir a dolor de espalda y cuello».
Las largas horas de trabajo también pueden incrementar las enfermedades vinculadas al estrés, señalan los expertos. Incluso muchos de ellos no apagan sus celulares por las noches, según indicó un estudio de la Harvard Business School.
Ampliar en: infobae.com
Máquina de Turing en Lego para celebrar el centenario del matemático
Pieza construida por Jeroen van den Bos y Davy Landman en Amsterdam en honor al año del centenario del matemático Alan Turing.
IBM de nuevo número uno en la lista Top500
La organización Top500 publica su clasificación de superordenadores dos veces al año. En la lista publicada en Junio de 2012, IBM alcanzó de nuevo la primera posición.
La lista ha sido publicada en la Conferencia Internacional de Supercomputación que se celebra en Hamburgo (Alemania). Por primera vez desde noviembre de 2009, la lista está encabezada por un ordenador de un fabricante de Estados Unidos.
El ordenador Sequoia consigue una potencia de 16 petaflop/s y usa la friolera de millón y medio de núcleos (cores). La tecnología usada es BlueGene/Q. Sequoia es también la de mayor eficiencia energética de la lista.
Hace relativamente poco se alcanzó la cifra de 1 petaflop/s y ya estamos camino del exaflop/s. Tan solo tenemos que multiplicar la potencia por 50. La progresión de los superordenadores es fulgurante.
BlueGene/Q sigue la tecnología de las máquinas previas BlueGene, caracterizadas por baja frecuencia de reloj (solo 1,6 GHz) y bajo consumo. Esto hace que el gasto energético sea muy inferior al de sus competidores. Los superordenadores son máquinas muy complejas y el balanceo de todas sus partes es esencial. Es por ello que los núcleos no son muy rápidos y es el conjunto de las piezas el que proporciona el rendimiento global.
El número dos en la lista es el llamado K de Fujitsu con tecnología SPARC64. Con la mitad de cores alcanza 10 petaflop/s y su gasto energético es casi el doble. China posicionó su deslumbrante Tianhe (rio del cielo) en el tope de la lista en 2010, pero la lista cambia deprisa y ya ha bajado al quinto puesto.
IBM no solo ha logrado alcanzar el número 1. Ha sido capaz de colocar 5 en la lista de los 10 más potentes, gracias sobre todo a la tecnología BlueGene/Q que implementan el 1, 3, 7 y 8. El número 4, también de IBM incorpora la tecnología iDataPlex basada en procesadores X86.
El comprador, como casi siempre es el Departamento de Energía de Estados Unidos, DOE y la instalación es en el Lawrence Livermore National Laboratory.
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Este es el TOP10 de superordenadores más potentes del mundo en 2015:
- Tianhe-2: en China, con 3.12 millones de núcleos y un rendimiento máximo de 33.86 petaflops/s.
- Titan: en EEUU, 560.640 núcleos, 17.59 petaflops/s.
- Sequoia: en EEUU, 1.57 millones de núcleos, 17.17 petaflops/s.
- K Computer: en Japón, 705.024 núcleos, 10.51 petaflops/s.
- Mira: en EEUU, 786.432 núcleos, 8.58 petaflops/s.
- Piz Daint: en Suiza, 115.984 núcleos, 6.27 petaflops/s.
- Shaheen II: en Arabia Saudí, 196.608 núcleos, 5.53 petaflops/s.
- Stampede: en EEUU, 462.462 núcleos, 5.16 petaflops/s.
- JUQUEEN: en Alemania, 458.752 núcleos, 5.00 petaflops/s.
- Vulcan: en EEUU, 393.216 núcleos, 4.29 petaflops/s.
Fuente: ALT1040
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