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¿Para qué se necesita una teoría cuántica de la gravedad? Para evitar los viajes cuánticos al pasado

La teoría de la gravedad de Einstein no prohíbe viajar en el tiempo hacia el pasado (curvas temporales cerradas). En sistemas macroscópicos parece imposible y se asume la existencia de principios (”censores cósmicos”) que evitan su existencia (básicamente que nada puede superar la velocidad de la luz). Sin embargo, cuando se unen la mecánica cuántica y la teoría de la gravedad la cosa cambia y no sabemos cómo evitar que un estado cuántico viaje al pasado. ¿Algún problema? Bueno, si fuera posible, los sistemas de cifrado cuántico, supuestamente absolutamente seguros, no lo serían, como nos cuenta David Lindley en “Time Travel Beats Quantum Mechanics,” Physical Review Focus, 2 June 2009, haciéndose eco del artículo técnico de Todd A. Brun, Jim Harrington, Mark M. Wilde, “Localized Closed Timelike Curves Can Perfectly Distinguish Quantum States,” Physical Review Letters 102: 210402, 2009 (ArXiv preprint). La existencia de curvas temporales cerradas (”closed timelike curves”, CTCs) en un contexto cuántico no es un problema para la mayoría de los investigadores ya que se cree que la teoría “correcta” de la gravedad cuántica evitará la existencia de este tipo de “inconsistencias” en nuestro conocimiento actual. Pero realmente será así. Todavía, nadie lo sabe.

Dibujo20090807_circuit_using_closed_timelike_curvesEl trabajo de Todd Brun et al. muestra que un espía podría utilizar curvas temporales cerradas (CTCs) para descifrar “al vuelo” los mensajes codificados utilizando cualquier sistema de criptografía cuántica sin que ni el emisor ni el receptor se dieran cuenta. La paradoja del abuelo, viajas al pasado y matas a tu abuelo, parece que prohíbe terminantemente la existencia de CTCs. Desde el punto de vista clásico todo el mundo lo tiene muy claro. Pero en 1991, David Deutsch de la Universidad de Oxford, Gran Bretaña, publicó un artículo en el que demostraba que las curvas temporales cerradas para ciertos estados cuánticos pueden evitar esta paradoja. Más aún, utilizando técnicas de teoría cuántica de la computación demostró que estas paradojas no pueden darse en un contexto cuántico. Ello no quita que las CTCs tengan otro tipo de ”defectos” cuánticos, como violaciones de la unitariedad y del principio de correspondencia, pero que nos parecen menos “antiintuitivos.” Además, también son computacionalmente interesantes, permitiendo, por ejemplo, la clonación de estados cuánticos. El artículo técnico es David Deutsch, “Quantum mechanics near closed timelike lines,” Phys. Rev. D 44: 3197-3217, 1991.

Sin entrar en detalles técnicos, lo más importante es que este trabajo apunta a la necesidad de una teoría cuántica de la gravedad en un contexto práctico (ya hay sistemas de cifrado cuántico comerciales) muy diferente al razonamiento habitual que requiere dicha teoría sólo para entender las singularidades ocultas en los agujeros negros o los primeros estadios de la Gran Explosión en cosmología teórica, muy alejados de lo experimentalmente verificable en laboratorio.

Fuente: Francis (th)E mule Science’s News

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Investigadores encuentran que los errores cuánticos funcionan

Físicos de la Universidad de Queensland han encontrado que el campo emergente de la computación cuántica puede ser más estable de lo que se pensaba anteriormente.

El Dr. Tom Stace, de la Escuela de Matemáticas y Física de la UQ, ha estudiado el efecto de los errores en los ordenadores cuánticos y encontró que incluso con un 50% de pérdida de componentes aún podría funcionar.

La investigación teórica realizada junto con el Dr. Andrew Doherty de la UQ y el Dr. Sean Barrett de la Universidad Macquarie, se publicó recientemente en la revista científica Physical Review Letters.

“Nuestros resultados demuestran que pueden tolerarse errores y pérdidas relativamente grandes, y por lo tanto puede confirmar que los ordenadores cuánticos son genuinamente factibles”, dijo el Dr. Stace.

“Lo que demuestra nuestro trabajo es que un dispositivo cuántico teóricamente útil puede construirse incluso si un 10% de sus componentes sufren un error, o hasta un 50% de sus componentes se han perdido por completo”.

El Dr. Stace dijo que aunque la computación cuántica estaba aún en sus albores, tiene el potencial de revolucionar los ordenadores debido a su potencial de ser mucho más potente que los ordenadores actuales, especialmente en campos tales como la banca donde las transacciones seguras son primordiales.

“Pero uno de los retos principales de la computación cuántica es diseñar un dispositivo que sea insensible a los errores, incluso aunque sus elementos constituyentes sean en sí mismos propensos al error”, dijo.

“Los dispositivos cuánticos son muy sensibles al ruido de su alrededor, y su rendimiento puede verse gravemente impedido por los errores. Nuestra investigación se centra, por tanto, en cómo podríamos construir un dispositivo útil a partir de componentes imperfectos”.

“Este trabajo teórico nos da una idea cuantitativa de cómo de precisa tiene que ser la ingeniería cuántica para hacer dispositivos útiles”.

Fuente: Ciencia Kanija
Bajo licencia Creative Commons

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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

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