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Entrevista a Gerhard Rempe sobre la fascinación y las perspectivas de la tecnología de la información cuántica

Actualidad Informática. Internet cuántica. Rafael Barzanallana

Gerhard Rempe, Director del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica en Garching, y sus colegas investigan los fundamentos de la tecnología de la información cuántica.

Los investigadores han aprendido a controlar átomos individuales  y fotones, o partículas de luz, y las interacciones entre los dos de una manera muy precisa. Atrapan átomos individuales en resonadores que están esencialmente compuestos por dos muy  buenos espejos. Al traer fotones para interactuar con un átomo en el resonador, almacenan información en el átomo en forma de bits individuales, se lee el bit de nuevo y se transfiere a otro átomo. Recientemente, incluso vincularon lógicamente un átomo con un fotón y así ejecutaron un paso fundamental en la computación cuántica.

Profesor Rempe, ¿cómo explicó su trabajo a sus hijos cuando eran jóvenes?

Gerhard Rempe: Fue muy difícil. Podía casi llegar al estado de superposición, donde una partícula cuántica puede existir en dos estados al mismo tiempo antes de que se midieron sus propiedades. Pero no llegué muy lejos con el entrelazamiento de dos partículas. Traté de demostrar el efecto con los dados.

¿Puede intentarlo de nuevo para nosotros?

Con un dado, los números en los lados opuestos siempre suman siete. El seis es opuesta al uno, por ejemplo. Así que si veo un número, yo sé de inmediato el otro. Existe una situación similar cuando mido las propiedades de las partículas entrelazadas. Lo más loco sobre el entrelazamiento es que el resultado de una medición depende también del tipo de medición – decimos que podemos girar la base. Tal vez es más fácil si usted se imagina que fuera a poner su cabeza a un lado para que  pueda ver simultáneamente algo de los números en los lados opuestos. Esto lleva a un nuevo, «número» girado, cuyo «homólogo» siempre gira automáticamente con él. Pero es posible que note que es muy difícil de explicar esto con analogías. La física cuántica no es ilustrativa, ya que nuestras ideas se caracterizan por la vida cotidiana y la física cuántica no se aplica aquí.

Probablemente uno tiene que aceptar que su trabajo excede el poder de la imaginación de muchas personas. Pero no es sólo el concepto de su investigación lo que es difícil de entender. Sus experimentos también parecen ser técnicamente inconcebibles. Después de todo, se trabaja con átomos individuales y fotones individuales.

Hoy en día, puedo decir que no es difícil, porque ahora podemos hacerlo. Pero empecé en esto hace 20 años. Y en retrospectiva, tiene razón: hemos tenido que recorrer un camino largo, pero emocionante hasta conseguir el control de las partículas individuales y muy diferentes, tales como átomos y fotones. Y también tenía que disponer de grandes cantidades de tecnologías. Cuando la investigación se desarrolla durante un tiempo tan largo es fantástico estar en la Sociedad Max Planck, porque aquí es posible llevar a cabo proyectos de investigación a largo plazo y saber que la financiación es segura.

La perseverancia, obviamente, dio sus frutos.

En las conferencias escuchamos comentarios apreciativos otra vez. Sin embargo, algunos estudiantes de doctorado que nos gustaría asumir tienen miedo de unirse a nosotros, porque nuestros experimentos son demasiado exigentes para ellos. Para otros, es precisamente este aspecto que es más atractivo, por supuesto.

¿Qué problemas tuvo que superar para poder controlar esas pequeñas partículas como los átomos y los fotones?

Cuidado: los átomos pueden ser extremadamente pequeños, pero nuestros fotones no lo son ciertamente. Se extienden sobre varios cientos de metros, pero se mueven muy rápido, por supuesto. Debido a que se extienden sobre un espacio tan grande, podemos optar por su frecuencia, es decir, su color, con extrema precisión.

Esta es otra característica de los objetos cuánticos que toma algún tiempo para acostumbrarse, el hecho de que no todas sus propiedades se pueden determinar con la mejor precisión posible. ¿Puede decirnos algo sobre otros desafíos en sus experimentos?

Una trampa mantiene nuestros átomos entre dos espejos que están muy cerca uno del otro. En un principio, los espejos estaban siempre en nuestro camino cuando queríamos llegar al átomo con rayos láser para enfriar o influir en su estado.

¿Cómo resolver este problema?

Hemos desarrollado técnicas de enfriamiento especiales para esto, por ejemplo. Existen algunos métodos de enfriamiento de átomos en el espacio libre. Esta fue una de las cosas por las que David Wineland recibió el Premio Nobel 2012 de Física, por ejemplo. Nosotros, en cambio, tenemos en cuenta las propiedades de radiación especiales del átomo en el resonador, que son diferentes a las de espacio libre. El átomo se ve entre los espejos tal vez un millón de veces. Aprovechamos esta para enfriar el átomo.

¿Por qué estás interesado en el sistema de un átomo en un resonador?

Hay dos razones para esto. Por un lado, soy realmente un físico de láser. He construido un láser como parte de mi tesis. ¿Y qué es un láser? Un medio entre dos espejos que se excita y que amplifica la luz. En algún momento me pregunté cuáles son los límites que estaban aquí. ¿Puedo construir un láser de un átomo entre dos espejos? En realidad, nadie ha tenido éxito en hacer esto hasta ahora. Un problema es que cuanto más reduzco el número de átomos entre los espejos, estos espejos tienen que ser mejores.

¿Y la segunda razón?

Si trabajo con un sistema tan simple que consta de sólo un átomo y un fotón con una frecuencia con una polarización y una longitud de onda, puedo investigar muchas cuestiones fundamentales. Se podría pensar que no pasa mucho en un sistema tan simple, pero en realidad hay mucho que hacer.

¿Y lo que realmente sucede?

Lo más importante es que la interacción entre la luz y la materia se convierte en no lineal. Si las interacciones fueron lineales, el átomo simplemente reaccionaría dos veces tan intensamente con el doble de la intensidad de la luz, por ejemplo. Pero este no es el caso para un átomo individual. Si ofrezco al átomo un fotón, que es absorbida por el átomo. El átomo hace la transición desde el estado fundamental a un estado excitado. Si el segundo fotón llega ahora, el átomo ya no puede absorberlo, puesto que ya está excitado. Sólo se puede emitir. Así que lo que originalmente era un absorbedor se ha convertido en un emisor. Por lo tanto, un único fotón puede girar completamente alrededor de las propiedades de radiación de un medio que consta de un solo átomo. Esto no es posible con un medio que consta de muchos átomos, por supuesto. Desde este punto de vista, una reducción de las partículas individuales no es una limitación, sino una oportunidad. Debido a que un átomo y un fotón se comunican mucho más intensamente entre sí.

¿Qué papel juega el resonador en este proceso?

Sin el resonador que sería imposible para mí golpear al átomo correctamente. El átomo es mucho más pequeño que un haz de luz, incluso si enfoco a un nivel óptimo. Esto hace que sea muy poco probable que el fotón se reúna con el átomo y que los dos iniciaran un diálogo intenso. El fotón se refleja una y otra vez entre los espejos, de modo que la probabilidad de que el fotón interactúe con el átomo se incrementa considerablemente.

Los obstáculos experimentales en su investigación son obviamente difícil de superar. ¿Cuál es su objetivo a largo plazo?

El camino que tomamos no siempre correr en línea recta, a veces miramos a la izquierda y la derecha. Es como estar en las montañas, donde a veces es también posible la deriva en todo el paisaje hermoso distanciándose de la ruta real.

¿Y el ordenador cuántico es el pico?

La gente siempre mencionan la computadora cuántica, no sé por qué. Es sólo una de las posibilidades que la tecnología de la información cuántica nos proporciona. Todavía no tenemos ni idea de si y cuándo habrá uno.

Entonces, ¿cuál es su objetivo alternativa?

No queremos calcular, sino comunicamos. Mi objetivo es a largo plazo es una internet cuántica que tenga una alta capacidad, se extienda por grandes distancias y no sea susceptible a la escucha, de modo que la NSA ya no pueda escuchar, por ejemplo.

Ellos están probablemente muy interesados ??en la computación cuántica … 

Debido a que un ordenador cuántico puede romper rápidamente cifrados clásicos. Pero no se puede hacer esto con la criptografía cuántica sin que alguien se diera cuenta de lo que están haciendo. Es incluso posible comprar la criptografía cuántica en la actualidad, pero funciona sólo en unos pocos kilómetros y sólo entre dos partes. Nuestro sistema híbrido usando un fotón y un átomo en un resonador hace que sea posible la transmisión de información cuántica segura a través de grandes distancias y también para la comunicación entre varias partes.

¿De qué manera es su sistema especialmente adecuado para esto?

Por un lado, necesito fotones. Ellos son los únicos posibles portadores de información a través de grandes distancias, porque no puedo empacar realmente mi átomo en una maleta y llevarlo del punto A al B. Los fotones son buenos para la transferencia, pero lamentablemente siempre se pierden. Por lo tanto necesito  amplificar la información si quiero enviarla a lo largo de grandes distancias. Pero no puedo ampliar la información cuántica como la información clásica. Es por eso que necesito un repetidor cuántico …

Un amplificador que mantiene el carácter cuántico de la información.

Exactamente, y para esto entonces necesito un dispositivo de almacenamiento cuántico, y nuestros átomos representan la mejor forma posible de lograrlo. Estos dispositivos de almacenamiento cuántico serían importantes no sólo para el repetidor cuántico, sino también para otras muchas  aplicaciones.

¿Cuál es su pensamiento en la actualidad, por ejemplo?

Tal dispositivo de almacenamiento es muy importante si quiero establecer una conexión entre tres o más partes en donde la sincronización es crucial. Si yo sólo quiero transmitir información de A a B, todo funciona de forma secuencial. Pero si un tercero está involucrado, lo que necesita es saber cuando se debe transmitir su información. Hasta entonces tiene que aferrarse a la información, y para ello se necesita un dispositivo de almacenamiento . Estas conexiones entre varios socios son comunes en internet. Así que la palabra clave es la escalabilidad.

La posibilidad de combinar muchos sistemas que trabajan en una pequeña escala a un sistema más grande.

Precisamente! Un sistema es escalable si las dificultades técnicas para la expansión aumentan sólo linealmente, mientras que las posibilidades aumentan exponencialmente. El potencial de los sistemas entrelazados para la computación cuántica, por ejemplo, sólo puede ser agotado completamente en sistemas más grandes. Algunas propuestas para un ordenador cuántico no son escalables, sin embargo.

¿Puede dar un ejemplo de esto?

Al organizar los iones en una cadena, que ya ha producido puertas lógicas cuánticas, en otras palabras,  operaciones lógicas. Esto ha sido posible con hasta 14 iones hasta ahora. Pero si me dirijo a un ion en un extremo de la cadena, tengo que transportar la información de este a través de toda la cadena con el fin de enviarlo al otro extremo.

Cuanto más larga sea la cadena, más fácil es que la información se pierda.

Eso es correcto. Tal vez sea posible añadir un átomo más, al igual que siempre se puede incluir otro pañuelo en una maleta. Pero en algún momento, eso es todo. Este sistema, por lo tanto no es escalable. Nuestro sistema es escalable en contraste.

Por tanto, es teóricamente posible combinarlo con sí mismo tantas veces como lo desee. ¿Podemos ya prever cuándo vamos a tener una internet cuántica que no pueda ser interceptada?

Eso es difícil. La historia del mundo no sigue una línea recta. Si hay una sorpresa de mañana, todos podemos estar haciendo algo diferente el día después de mañana. Esto no es un desastre, porque en la investigación básica sobre todo estamos buscando las sorpresas – que en realidad sería aburrida sin ellas. Así que mi conclusión es: vamos a esperar y ver!

Fuente: Peter Hergersberg. Interview with Gerhard Rempe about the fascination of and prospects for quantum information technology Read more at: http://phys.org/news/2014-04-gerhard-rempe-fascination-prospects-quantum.html#jCp. http://phys.org/news/2014-04-gerhard-rempe-fascination-prospects-quantum.html (accessed 2014/04/17).

Transmisión molecular de información

Actualidad Informática. Transmisión molecular de información con isopropanol. Rafael Barzanallana. UMU

Investigadores de la Universidad de York, en Toronto (Canadá), liderados por Nariman Farsad, han creado un sistema para la transmisión de textos mediante señales moleculares, en vez de las convencionales eléctricas, lumínicas o radioeléctricas. Un concepto que copia a la naturaleza la cual, por lo general, utiliza moléculas químicas para hacer comunicar las células o las neuronas. En concreto, el primer mensaje que han conseguido transmitir es el título del himno nacional de Canadá, «O, Canada».

Como todo sistema de comunicación, el nuevo concepto dispone de un transmisor y un receptor. El primero es un vaporizador controlado eléctricamente que lanza isopropanol, un alcohol. El receptor, por su parte, es un sensor de alcohol que puede detectar pequeñas concentraciones del mismo en el aire. El código utilizado es binario codificándose cada letra con una secuencia de dígitos 1 o 0. Un 1 se representa por el lanzamiento durante 100 ms de alcohol mientras que un 0 es simplemente la ausencia de alcohol. Parte del secreto está, por supuesto, en la sincronización del transmisor y el receptor puesto que este debe «leer» el aire justo en ciertos momentos determinados. El equipo de York ha logrado la transmisión de texto enviando un bit cada tres segundos. Así, el sensor se activa durante tres segundos. Si detecta cantidades de isopropanol, graba un 1. Si no detecta nada, un 0. Al final, es capaz de reproducir totalmente el texto enviado. De momento, la distancia a la que se ha logrado transmitir es de cuatro metros. La necesidad de un ciclo tan largo (toda la comunicación molecular es lenta en comparación con la eléctrica, también cuando sucede en nuestros cuerpos) se debe a que la nubecilla de alcohol puede retrasarse o adelantarse dependiendo de la turbulencia del aire de modo que es preciso dar un tiempo amplio para evitar ambigüedades.

Fuente: Biblumliteraria

Teletransporte de información con ordenadores cuánticos

Actualidad Informática. Qbits frente bits. Rafael Barzanallana. UMU

Las unidades mínimas de información de los ordenadores actuales son los Bits, que pueden tomar el valor 0 o el valor 1. Sin embargo, los ordenadores cuánticos, cuya unidad mínima de información es el Qubit, pueden almacenar 2 valores por cada vector por lo que las posibilidades de multiplican. Con esta imagen lo entenderéis mejor.

Y ahora aparece el debate, ¿son estos ordenadores capaces de teletransportar información? Y aunque os parezca mentira, la respuesta es SÍ.

Es más, investigadores del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zurich han conseguido teletransportar información de un lugar a otro una distancia de 6 milímetros. 6 milímetros no parece gran cosa, pero sin duda abre las puertas a preguntas sobre como intercambiaremos información en el futuro.

Para este experimento el equipo creó tres circuitos micrométricos en un chip de computadora de 7 x7 milímetros. Dos de estos circuitos funcionan como emisores de datos y el tercero como receptor. Y para empezar, los investigadores enfriaron el chip hasta temperaturas cerca del 0 absoluto. Los electrones (que son en realidad los Qubits de información de un ordenador) se vincularon unos a otros ycompartieron estados cuánticos idénticos (tal y como predice la mecánica cuántica).

¿Que significa esto? Que los electrones del emisor se habían vinculado con los del receptor,intercambiando fotones. En este punto, los investigadores codificaron información en los circuitos del emisor, y esta, era reflejada instantáneamente en los circuitos del emisor que se encontraba a 6 milímetros de distancia. Es decir, la información se había teletransportado.

Algo que no ocurre con los ordenadores normales, ¿verdad? La información viaja a través de cables o a través de ondas de radio, sin embargo, es este caso, la información apareció en un lugar, desapareciendo de otro lugar (próximo, sí, pero no conectado de ninguna manera habitual). Además, el equipo de investigación, consiguió teletransportar 10.000 qubits por segundo de información del emisor al receptor de forma consistente, y consiguieron aumentar la distancia de la teletransportación.

Sin embargo, y aunque esto es un logro impresionante, el equipo nos cuenta que esto no ocurre cada vez que realizan el experimento, si no un porcentaje bastante bajo de las veces que bajan la temperatura del chip. Un dato, que no es en absoluto deprimente, ya que las investigaciones continúan y es posible que un día, podamos sencillamente apretar un botón y pasar información de un lado a otro por medio de la teletransportación, sin ningún dispositivo o cable conectado a nuestro ordenador.

Fuente: Medciencia

Li-Fi, uso de LEDs de iluminación para transmitir datos

La luz es la parte del espectro electromagnético que podemos ver, un conjunto de longitudes de onda que conocemos como espectro visible y cuyas frecuencias están muy por encima de las ondas de radio, por ejemplo (el espectro visible se encuentra en la banda de los 384 THz). En el ámbito de las comunicaciones, solemos trabajar con ondas electromagnéticas (ya sea en la banda de radio o en las microondas) que propagamos a través de un soporte físico o a través del aire o, en su defecto, usando infraestructuras como los cables de fibra óptica (o incluso comunicaciones con haces láser sin usar fibras).

Si bien es cierto que los LEDs se llevan utilizando desde hace bastante tiempo en comunicaciones, por ejemplo, en infrarrojos e, incluso, para alimentar comunicaciones basadas en fibras ópticas; la Universidad de Strathclyde, en Reino Unido, se ha propuesto convertir el parpadeo constante de las luces basadas en LED en una tecnología de comunicación que sea capaz de transmitir datos usando el espectro de luz visible.

Esta universidad ha creado un centro de investigación, denominado Intelligent Lighting Centre, junto a otras entidades que forman el Li-Fi Consortium para investigar el desarrollo de LEDs de pequeño tamaño que, además de alumbrar, sirvan para transmitir datos y, para ello, contarán con la nada despreciable cifra de 7,28 millones de dólares para trabajar en esta materia.

Ampliar en: ALT1040

Comunicaciones ópticas no guiadas de hasta 2.56 Tbit/s

Actualidad Informática. Comunicaciones ópticas no guiadas de hasta 2.56 Tbit/s . Rafael Barzanallana. UMU

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

Actualidad Informática. Nuevo récord en comunicaciones cuánticas. Rafael Barzanallana

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

Actualidad Informática.  Dos partículas anuncian que se entienden en la distancia. Rafael Barzanallana

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.

Ampliar en:  es.Materia

Licencia Creative Commons

Físicos logran récord de distancia para teletransporte

Actualidad Informática. Físicos logran récord de distancia para teletransporte de fotones. Rafael Barzanallana

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.

 

La teoría matemática de la comunicación de Shannon aplicada al secuenciado de ADN

Actualidad Informática. Shannon y la secuenciación del ADN. Rafael Barzanallana

Nadie sabe qué tecnología de secuenciado es más rápida debido a que nunca ha habido una forma justa de comparar las tasas a las que se extrae información del ADN. Hasta ahora.

Uno de los grandes héroes desconocidos de la ciencia del siglo XX es Claude Shannon, ingeniero de los famosos Laboratorios Bell durante su auge en la mitad del siglo XX. La más perdurable contribución a la ciencia por parte de Shannon es su teoría de la información: la idea que apuntala toda la comunicación digital.

En un famoso artículo que data de finales de la década de 1940, Shannon fijó el problema fundamental de la comunicación: reproducir en un punto del espacio un mensaje que se había creado en otro punto. El mensaje se codificaba inicialmente de alguna manera, se transmitía, y luego se decodificaba.

Shannon demostró que un mensaje siempre puede reproducirse en otro punto del espacio con una precisión arbitraria siempre que el ruido esté por debajo de un nivel umbral. Pasó luego a calcular cuánta información podría enviarse de esta forma, una propiedad conocida como capacidad del canal de información.

Las ideas de Shannon se han aplicado ampliamente a todas las formas de transmisión de información con gran éxito. Una vía particularmente interesante ha sido la aplicación de la teoría de la información a la biología – la idea de que la propia vida es la transmisión de información de una generación a la siguiente.

Este tipo de pensamiento revolucionario está en proceso y aún en sus primeras etapas. Queda mucho por llegar.

Hoy revisamos un interesante corolario en el área de la transmisión de información biológica. Abolfazl Motahari y sus colegas de la Universidad de California en Berkeley, usan la aproximación de Shannon para examinar cómo de rápidamente puede extraerse la información del ADN usando el proceso del secuenciado de escopeta.

El problema aquí es determinar la secuencia de nucleótidos (A,G,C y T) en un genoma. Esto requiere tiempo debido a que los genomas tienden a ser largos – por ejemplo, el genoma humano consta de unos 3000 millones de nucleótidos o pares de bases. Secuenciar esta cantidad en serie llevaría una infinidad de tiempo.

La aproximación de escopeta implica cortar el genoma en trozos aleatorios, que constan de entre 100 y 1000 bases, y secuenciarlas en paralelo. La información se vuelve a pegar in silico mediante un algoritmo conocido como de re-ensamblado.

Por supuesto, no hay forma de saber cómo re-ensamblar la información procedente de una única ‘lectura’ del genoma. Por lo que en la aproximación de escopeta, este proceso se repite muchas veces. Dado que cada lectura divide el genoma de una forma distinta, los otros inevitablemente se solapan con segmentos de la ejecución anterior. Estas áreas de solapamiento hacen posible el re-ensamblado de todo el genoma, como un rompecabezas.

Esto tiene el aspecto del problema clásico de la teoría de la información y, efectivamente, distintas personas han pensado en ello de esta forma. Sin embargo, Motahari y compañía van un paso más allá cambiando su enunciado más o menos exactamente a un análogo de la famosa aproximación de Shannon.

Dicen que el problema del secuenciado del genoma es esencialmente la reproducción de un mensaje escrito en el ADN a un formato electrónico digital. Según esta forma de abordarlo, el mensaje original está en el ADN, se codifica para su transmisión mediante el proceso de lectura y luego se decodifica por el algoritmo de re-ensamblado para producir una versión electrónica.

Lo que demuestran es que hay una capacidad del canal que define una tasa máxima para el flujo de información durante el proceso de secuenciado. “Ofrece el número máximo de pares de bases de ADN que pueden resolverse en cada lectura, mediante cualquier algoritmo de ensamblaje, sin importar las limitaciones computacionales”, comentan.

Esto es un resultado significativo para cualquiera interesado en el secuenciado de genomas. Un tema importante es lo rápido que una tecnología concreta de secuenciado puede realizar esta tarea, y si es más rápida o lenta que otras aproximaciones.

Por el momento no es posible calcularlo debido a que muchos de los algoritmos usados para ensamblado están diseñados para tecnologías y aproximaciones específicas a la lectura. Motohari y sus colegas dicen que hay, al menos, 20 algoritmos distintos de re-ensamblado, por ejemplo. “Esto hace difícil comparar distintos algoritmos”, comentan.

Por consiguiente, nadie sabe realmente cuál es más rápido, o incluso cuál tiene el potencial de ser más rápido.

El nuevo trabajo cambia esto. Por primera vez debería ser posible calcular lo cerca que está una tecnología concreta de secuenciado del límite teórico.

Esto podría forzar una limpieza de la madera muerta en esta área y estimular un periodo de innovación rápida en la tecnología del secuenciado.


Artículo de Referencia: arxiv.org/abs/1203.6233: Information Theory of DNA Sequencing

Traducido en: Ciencia Kanija

El Minitel francés, dejará de prestar servicio en 2012

Minitel deja de prestar servicios
Minitel, el pionero servicio telemático francés que se anticipó al uso popular de Internet, tiene los días contados. France Telecom, que lo lanzó en 1982, ha decidido cerrar definitivamente el servicio el 30 de junio de 2012. Se trata del tercer anuncio de este tipo ya que la compañía planeó inicialmente desconectarlo en 2010 y posteriormente aplazó la decisión a 2011. Ahora, la fecha parece definitiva,

El apogeo de Minitel data de 1990 cuando tuvo nueve millones de usuarios y 25.000 servicios. En Facebook hay un pequeño grupo de un centenar de miembros que reivindica su salvación.

En 2010, 950.000 franceses consultaban los servicios de Minitel y 810.000 todavía poseían el aparato. La simplicidad de su manejo y la ausencia de virus han sido dos factores que siempre han destacado quienes persisten en utilizarlo.

Su caída ha repercutido en los ingresos de la operadora, que en 2007 ingresaba 100 millones de euros por Minitel. En 2010, la cifra bajó a 200.000. La compañía ha asegurado que Minitel se dirige irremediablemente a su final ya que es totalmente obsoleto. En la actualidad hay activos unos 1.880 servicios.

El servicio x25, código usado por los técnicos para identificar la red que hace funcionar Minitel, se dirige hacia una muerte natural, han asegurado en la operadora.

Minitel ofrecía desde juegos a consulta de horarios o tráfico a mensajería. Muchas compañías ya había abandonado su empleo como Air France, SNCF y tampoco se podían consultar datos como, por ejemplo, las notas del bachillerato.

Fuente: ElPaís.com

 

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