jueves, 27 de marzo de 2014


La “acción fantasmal a distancia” puede hacer ultra-seguro Internet
El llamado entrelazamiento cuántico, haría imposible la interceptación de las comunicaciones on-line. (Fuente: Universidad Tecnológica Swinburne (Melbourne, Australia), la Universidad de Pekín y T21)

Einstein consideraba que el entrelazamiento cuántico era algo fantasmagórico, y lo denominaba 'acción fantasmal a distancia'. Ahora, científicos australianos y chinos han comprobado que esta característica puede dar lugar a un Internet ultra-seguro, con claves de comunicación a usar por más de dos personas, e imposibles de interceptar.

El escepticismo de Einstein sobre la mecánica cuántica puede llevar a un internet ultra-seguro, según sugiere un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad Tecnológica Swinburne (Melbourne, Australia) y la Universidad de Pekín.

La profesora asociada Margaret Reid, del centro de Ciencia Óptica y Cuántica de Swinbune, explica en la nota de prensa de la institución que las reservas de Einstein sobre la mecánica cuántica se pusieron de relieve en un fenómeno conocido como acción 'fantasmal' a distancia.

En 1935 Einstein y otros investigadores señalaron que una teoría de la mecánica cuántica era espeluznante: Se referían a la extraña forma que tienen las partículas entrelazadas de mantenerse conectadas, incluso cuando están separadas por grandes distancias.

Una ventaja que pueden compartir más de dos personas

"Hasta ahora esto se ha aplicado en mensajes que se comparten entre dos personas de forma segura y sin ser interceptados, independientemente de la separación espacial entre ellas", señala Reid. "En este trabajo se ofrece la prueba teórica de que tales mensajes se pueden compartir entre más de dos personas y de que se puede conseguir una seguridad sin precedentes para una futura Internet cuántica."

En la década de 1990, los científicos se dieron cuenta de que podían transmitir un mensaje de forma segura a través de la encriptación y el uso de una clave compartida generada por el entrelazamiento cuántico para decodificar el mensaje del remitente y el receptor. Utilizar la clave cuántica significaba que el mensaje era completamente seguro durante la transmisión.

El envío a un mayor número de personas significa que la clave puede ser distribuida entre todas las partes receptoras, por lo que deben colaborar para descifrar el mensaje, lo que según Reid hace que el mensaje sea aún más seguro.

"Hemos descubierto que un mensaje seguro puede ser compartido por un máximo de tres o cuatro personas, abriendo la posibilidad de que la teoría sea aplicable para mensajes que se envían de muchos a muchos. El mensaje también seguirá siendo seguro si los dispositivos que reciben el mensaje han sido alterados, como si un iPhone fuera hackeado", añade la profesora.

La paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen

La paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen, denominada Paradoja EPR, consiste en un experimento mental propuesto por Albert Einstein, Boris Podolsky y Nathan Rosen en 1935. A Einstein (y a muchos otros científicos), la idea del entrelazamiento cuántico le resultaba extremadamente perturbadora. Que operando sobre una de las partículas se puede modificar el estado de la otra a distancia de manera instantánea no tiene contrapartida en el mundo de nuestras experiencias cotidianas.

El experimento planteado por EPR consiste en dos partículas que interactuaron en el pasado y que quedan en un estado entrelazado. Si un observador mide el momento (impulso o velocidad) de una de ellas, sabe cuál es el momento de la otra. Si mide la posición, gracias al entrelazamiento cuántico y al principio de incertidumbre, puede saber la posición de la otra partícula de forma instantánea.

La paradoja EPR está en contradicción con la teoría de la relatividad, ya que aparentemente se transmite información de forma instantánea entre las dos partículas. La única posibilidad, a juicio de Einstein y sus colegas, es que hubiera unas variables ocultas que contuvieran dicha información de manera previa, las cuales no estaban incluidas en la mecánica cuántica, y que por tanto esta teoría estaba incompleta. Análisis teóricos posteriores han desmentido la existencia de esas variables ocultas, por lo que la mecánica cuántica sigue siendo incomprensible para nuestra visión macroscópica.

martes, 25 de marzo de 2014


Crean dos 'gatos de Schrödinger' que pueden estar en 103 estados cuánticos a la vez
Hasta ahora el récord para los sistemas de dos partículas entrelazadas era de 11 dimensiones

Científicos de varios países, entre ellos España, han diseñado un sistema cuántico de dos partículas entrelazadas ('qubit'), que pueden estar en 103 estados cuánticos simultáneamente; es decir, como el 'gato de Schrödinger', que podía estar vivo o muerto, pero con otras 101 posibilidades más. Hasta ahora el récord era de 11. (Fuente: PNAS)


Los estados en los que pueden estar las partículas elementales, como los fotones, tienen propiedades que escapan al sentido común. Se producen superposiciones, como la posibilidad de que se encuentren en dos sitios a la vez, que desafían a la intuición.

Cuando dos partículas están entrelazadas se genera además un vínculo: medir el estado de una de ellas (si está en uno u otro sitio, o si gira en uno u otro sentido, por ejemplo) afecta el estado de la otra, por lejos que estén, de manera instantánea.

Los científicos llevan años combinando ambas propiedades para construir redes de partículas entrelazadas en estado de superposición, unos montajes que permiten avanzar hacia la construcción de ordenadores cuánticos capaces de realizar cálculos a velocidades impensables, encriptar información con total seguridad y realizar experimentos de mecánica cuántica que serían imposibles de realizar de ningún otro modo.

Hasta ahora, para incrementar la capacidad de “cálculo” de estos sistemas de partículas se ha recurrido, principalmente, a incrementar el número de partículas entrelazadas, cada una de ellas en un estado de superposición de dos dimensiones: un qubit (el equivalente cuántico a un bit de información, pero en el que los valores pueden ser 1, 0, o una superposición de ambos). Con este método se ha conseguido hasta ahora entrelazar 14 partículas, una auténtica multitud por la dificultad experimental que ello supone.

Un equipo internacional de investigadores, dirigidos por Anton Zeilinger y Mario Krenn, del Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica de la Academia Austríaca de Ciencias, y en el que ha participado el investigador del Grupo de Información y Fenómenos Cuánticos del Departamento de Física de la Universidad Autónoma de Barcelona Marcus Huber, también investigador visitante en el Institut de Ciències Fotòniques (ICFO), ha dado una vuelta de tuerca más a los sistemas cuánticos entrelazados.

En un artículo que se publica esta semana en la revista Proceedings (PNAS), los científicos describen cómo han logrado un entrelazamiento cuántico de, al menos, 103 dimensiones con sólo dos partículas. “Tenemos dos gatos de Schrödinger que pueden estar vivos, muertos, o en otros 101 estados más al mismo tiempo”, bromea Huber en la nota de prensa de la UAB. “Además, están entrelazados de tal manera que lo que le ocurra a uno afecta inmediatamente al otro”. El resultado supone un récord en el entrelazamiento cuántico de múltiples dimensiones con dos partículas, establecido hasta ahora en 11 dimensiones.

Dos partículas, más de cien estados

En lugar de entrelazar muchas partículas con un qubit de información cada una, los científicos han generado un sólo par de fotones entrelazados que podían estar en más de cien estados diferentes cada uno de ellos, o en cualquier superposición de estos estados, algo mucho más fácil de llevar a cabo que entrelazar muchas partículas.

Estos estados tan complejos corresponden a diferentes modos en los que se pueden encontrar los fotones, con una distribución de su fase, de su momento angular y de su intensidad características para cada modo.

“Este entrelazamiento cuántico de alta dimensión ofrece un gran potencial para las aplicaciones de información cuántica. En criptografía, por ejemplo, nuestro método permitiría mantener la seguridad de la información en situaciones realistas, con ruido e interferencias. Además el descubrimiento podría facilitar el desarrollo experimental de los ordenadores cuánticos, ya que presenta un modo más fácil para obtener altas dimensiones de entrelazamiento con pocas partículas”, explica el investigador de la UAB, Marcus Huber.

Ahora que los resultados muestran que es accesible obtener entrelazamiento de altas dimensiones, los investigadores concluyen en el artículo que el siguiente paso será averiguar cómo se pueden controlar experimentalmente esos cientos de modos espaciales de los fotones, con el fin de realizar operaciones de computación cuántica.

martes, 18 de marzo de 2014


Ondas gravitacionales, ecos del Big Bang, detectados en el Polo Sur
Abierta por fin la posibilidad de unificar la física cuántica y la relatividad general (fuente: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)



Científicos de la colaboración BICEP2, con datos del telescopio homónimo situado en el Polo Sur, han detectado la primera prueba directa de la inflación cósmica del Big Bang, la expansión inicial del universo. El descubrimiento confirma la profunda conexión entre la mecánica cuántica y la relatividad general, y abre la posibilidad de una teoría física unificada.

Hace casi 14 mil millones de años, nuestro universo irrumpió con una chispa extraordinaria que inició el Big Bang. En la primera y fugaz fracción de un segundo, el universo se expandió de forma exponencial, extendiéndose mucho más allá de lo que alcanzan a ver los mejores telescopios. Hasta la fecha todo esto era la teoría.

Pero ahora, investigadores de la colaboración BICEP2, con datos de un telescopio del mismo nombre situado en el Polo Sur, anuncia la primera evidencia directa de esta inflación cósmica. Sus datos también representan las primeras imágenes de las ondas gravitacionales u ondulaciones en el espacio-tiempo. Estas ondas se han descrito como los "primeros temblores del Big Bang".

Además, los datos constatan una profunda conexión entre la mecánica cuántica y la relatividad general. Si se confirman todos estos descubrimientos, se abrirá un nuevo capítulo en la astronomía, la cosmología y la física.

Una de las metas más importantes de la cosmología

"La detección de esta señal es una de las metas más importantes de la cosmología actual", destaca John Kovac, investigador del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, desde donde se ha hecho el anuncio, y líder de la colaboración BICEP2, según informa Sinc.

Los resultados revolucionarios proceden de las observaciones efectuadas por el telescopio BICEP2 del fondo cósmico de microondas, el débil resplandor que dejó el Big Bang. Pequeñas fluctuaciones en este resplandor proporcionan pistas sobre las condiciones del universo temprano.

Por ejemplo, las pequeñas diferencias en la temperatura a través del mapa del cielo muestran qué partes del universo eran más densas y, finalmente, se podían condensar en galaxias y cúmulos galácticos.

Dado que el fondo cósmico de microondas es una forma de luz, exhibe todas las propiedades de esta, incluida la polarización. Igual que en la Tierra la luz solar es dispersada por la atmósfera y se polariza, en el espacio el fondo cósmico de microondas fue dispersado por los átomos y los electrones, y se polarizó también.

Captura de un tipo de polarización

"Nuestro equipo cazó un tipo especial de polarización llamada 'modos B', lo que representa un patrón ondulado o ‘rizo’ en las orientaciones de polarización de la luz antigua", explica el también responsable del grupo Jamie Bock, de la institución Caltech-JPL.

Las ondas gravitacionales comprimen el espacio a medida que viajan y esta compresión produce un patrón distinto en el fondo cósmico de microondas.

Estas ondas tienen una ‘lateralidad’, al igual que las ondas de luz, y pueden presentar polarizaciones diestras y zurdas.

"El patrón de modo B es una firma única de las ondas gravitacionales debido a su lateralidad. Esta es la primera imagen directa de ondas gravitacionales en el cielo primordial", dice otro colíder del grupo, Chao -Lin Kuo, de Stanford-SLAC.

Examen del cielo

El equipo examinó las escalas espaciales en el cielo abarcando aproximadamente de uno a cinco grados (dos a diez veces el ancho de la Luna llena) . Para hacer esto, viajaron al Polo Sur para aprovechar su aire frío y seco y estable.

"El Polo Sur es el más cercano desde donde se puede llegar al espacio y aun así estar en el suelo", comenta Kovac. "Es uno de los lugares más secos y más claros en la Tierra, por lo que es ideal para la observación de las microondas débiles del Big Bang".

Los científicos se sorprendieron al detectar una señal de polarización modo B considerablemente más fuerte que la que muchos cosmólogos esperaban. El equipo analizó sus datos durante más de tres años para descartar cualquier error. También descartaron que la presencia de polvo en nuestra galaxia pudiera haber producido el patrón observado, algo “altamente improbable”.

"Ha sido como buscar una aguja en un pajar, pero en su lugar nos hemos encontrado con una barra de hierro", bromea el investigador de la Universidad de Minnesota Clem Pryke, otro de los coordinadores del trabajo.

El teórico Avi Loeb de Harvard valora el descubrimiento: "Este trabajo ofrece nuevas pistas sobre algunas de nuestras preguntas más básicas: ¿Por qué existimos? ¿Cómo empezó el universo? Estos resultados no solo son una pistola humeante [prueba irrefutable] de la inflación, sino que también nos dicen cuándo tuvo lugar y lo poderoso que fue el proceso".

Desde el anuncio de esta noticia, físicos de todo el mundo están deseando que los resultados, que aún no han sido publicados en una revista científica, se confirmen en observaciones independientes.

martes, 11 de marzo de 2014


Los "diez mandamientos" que favorecen nuestra felicidad, revelados por la ciencia

Una investigación en Inglaterra nos ofrece las claves para sentirnos más felices. (Fuente: Universidad de Hertforshire, T21)

La felicidad es más que un sentimiento, es algo que todos podemos practicar a diario, han revelado diversos estudios científicos. Sin embargo, a muchas personas se les dan mejor algunas de las “costumbres” que contribuyen a la felicidad que otras. La más complicada parece ser la autoaceptación, sugiere una investigación reciente llevada a cabo por expertos de la Universidad de Hertfordshire, en Inglaterra.


La felicidad es más que un sentimiento, es algo que todos podemos practicar a diario. Pero a la gente se le da mejor algunos “hábitos felices” que otros. De hecho, el hábito más relacionado con nuestra satisfacción vital general -la autoaceptación- es a menudo el que menos se practica.

Esta es una de las conclusiones de una encuesta realizada a 5.000 personas por investigadores de la Universidad de Hertfordshire‎, en Inglaterra, a través de dos organizaciones: Action for Happiness y Do Something Different.

Los participantes en la encuesta se autoevaluaron del uno al 10 en una decena de hábitos que favorecen la felicidad, identificados a partir de investigaciones científicas. Dar fue el hábito “top” de los encuestados. Cuando se les cuestionó por éste (la pregunta era: “¿Con qué frecuencia hace un esfuerzo por ayudar o ser amable con los demás?”), los participantes puntuaron de media un 7,41 sobre 10.

El hábito Relacionarse ocupó el segundo lugar. La pregunta en este caso era: “¿Con qué frecuencia se esfuerza con las relaciones que más le importan?”, y la puntuación media de los participantes fue de 7,36 sobre 10.

La encuesta reveló asimismo qué hábitos son los más estrechamente relacionados con la satisfacción general vital de las personas. Se constató que, entre los 10 hábitos más importantes en este sentido, la autoaceptación resultó ser el que mejor predijo dicha satisfacción vital. Sin embargo, este hábito fue el que menos puntuación media sacó.

La pregunta al respecto era: “¿Con qué frecuencia es usted amable consigo mismo y piensa que está bien siendo tal y como es?”. La nota media de la población en este sentido fue de 5,56 sobre 10; y sólo un 5 % de los participantes concedió un 10 a esta sana costumbre.

Cómo remediar el déficit de autoaceptación

Dado que resulta tan importante para la felicidad, ¿cómo podríamos practicar el hábito de la autoaceptación? Los autores del estudio indican varias acciones a seguir para incrementar el bienestar con uno mismo: ser tan amable con uno como se es con los demás; ver los errores como oportunidades para aprender; y hacernos notar a nosotros mismos las cosas que hacemos bien, por pequeñas que sean. En esta dirección, los amigos pueden ayudar, indicándonos cuáles son nuestros puntos fuertes o lo que ellos valoran de nosotros.

Los expertos señalan además que, para aumentar nuestra aceptación, es importante pasar algún tiempo en silencio con uno mismo y conectarse con las propias emociones; así como tratar de estar en paz con lo que somos.

Según explica Mark Williamson, director de Action for Happiness en un comunicado de la Universidad de Hertfordshire: "Nuestra sociedad nos presiona para que tengamos éxito y nos comparemos constantemente a nosotros mismos con los demás. Esto genera mucha infelicidad y ansiedad. Los resultados obtenidos nos recuerdan que si podemos aprender a estar más receptivos a lo que realmente somos, es probable que seamos mucho más felices”.

La importancia del ejercicio físico regular

Otro importante “hábito feliz” científicamente probado es la actividad física regular. Sin embargo, la encuesta reveló que esta es otra costumbre que a menudo también se pasa por alto. La puntuación promedio a la pregunta “¿con qué frecuencia dedicas al menos media hora al día a una actividad física?” fue sólo de 5,88 sobre 10, con un 45% de los encuestados puntuando menos de cinco.

Karen Pine, psicólogo de la Universidad de Hertfordshire y cofundadora de Do Something Different explica a este respecto: “Se sabe que el ejercicio es bueno para levantar el estado de ánimo, por lo que si las personas quieren aumentar su felicidad diaria, deben adquirir el hábito de ser físicamente más activas".

Los 10 “hábitos felices”

Los hábitos felices incluidos en la presenta encuesta están basados en el marco de las “Diez claves para vivir más felices”, desarrollado por Action for Happiness a partir de una extensa revisión de las últimas investigaciones sobre lo que realmente afecta al bienestar mental de las personas. Estas diez claves son:

- Dar: hacer cosas por los demás.

- Relacionarse: conectar con la gente.

- Ejercicio físico: cuidar del propio cuerpo.

- Atención: observar el mundo que nos rodea.

- Probar o experimentar: seguir aprendiendo cosas nuevas.

- Darle sentido a la vida: tener objetivos que esperamos con interés.

- Resiliencia: encontrar maneras de recuperarse.

- Emoción: adoptar una actitud positiva.

- Autoaceptación: estar cómodo con lo que uno mismo es.

- Significado: sentir que se forma parte de algo más grande.

La ciencia de la felicidad

En los últimos años, la ciencia ha demostrado que la felicidad depende en parte de la actitud. Por ejemplo, en 2013, un estudio de especialistas de la Universidad de Missoury (EEUU) reveló que, entre dos grupos de personas que escucharon música “feliz”, lograron sentir mayor bienestar aquellos individuos que intentaron de manera activa sentirse felices con la música.

En un segundo estudio llevado a cabo por el mismo grupo de investigadores, los participantes escucharon música “positiva” durante dos semanas.

Después, aquéllos a los que se les indicó que se centraran en tratar de sentirse felices al oír la música, realmente consiguieron incrementar su felicidad más que aquéllos que se dedicaron simplemente a escuchar la música.

Estudios previos habían sugerido, por el contrario, que forzarse a sentirse feliz puede ser contraproducente. Es el caso del realizado en 2011 por psicólogas procedentes de la Universidad estadounidense de Yale, la Universidad de Denver y la Universidad Hebrea de Jerusalén.

Esta investigación señaló que “buscar la felicidad como objetivo” puede generar frustración, por lo que las especialistas recomendaron tratar de llegar a la felicidad por otras vías: La mejor manera de alcanzarla sería dejando de lado la preocupación por ser feliz y aprovechar esa fuerza mental para conseguir entablar lazos sociales con otras personas, aseguraron.

En los últimos años, la ciencia ha demostrado asimismo que una actitud positiva ante la vida proporciona mayor felicidad en la vejez que el estado de salud; que la capacidad de adaptación emocional nos ayuda a ser felices, incluso en situaciones adversas; o que la meditación puede ayudarnos a entrenar al cerebro para ser más felices.

También se ha constatado que la felicidad ayuda a prolongar la vida: una revisión de más de 160 estudios realizada en 2011 por investigadores de la Universidad de Illinois, en Estados Unidos, constató que las personas felices tienden a vivir más tiempo y a tener mejor salud que los individuos infelices.

martes, 4 de marzo de 2014


Descubren el 'dropletón' o 'gotitón', la partícula cuántica con forma de gota

Está formada por cinco excitones, es decir, cinco electrones y cinco 'huecos' donde podría estar el electrón pero no está. (Fuente: SINC, Nature, T21)

Investigadores alemanes y estadounidenses han descubierto el dropletón, o gotitón, una nueva cuasipartícula formada por partículas más pequeñas que se condensan durante un instante, como las gotas de los líquidos. Están formadas por aproximadamente cinco excitones, es decir, cinco partículas formadas por un electrón y un 'hueco' (donde el electrón podría estar pero no está).


Un equipo de investigadores de la Universidad de Marburgo (Alemania) y del centro JILA (Universidad de Colorado Boulder-NIST, EE.UU.) ha descubierto en medios semiconductores una nueva cuasipartícula: el dropletón. El trabajo se publica esta semana en la revista Nature.

Las cuasipartículas son excitaciones cuánticas formadas por partículas más pequeñas que, juntas, actúan como si fueran una sola de comportamiento predecible. Un ejemplo es el excitón, una cuasipartícula integrada por un electrón y un hueco (donde el electrón podría estar pero no está) unidos por fuerzas electrostáticas.

El dropletón es la suma de un pequeño grupo de excitones, es decir, unos pocos electrones y huecos que se condensan durante un instante (25 picosegundos, o una 25 billonésima de segundo) como las gotas de los líquidos.

Sus propiedades y aspecto de ‘gotita’ (droplet, en inglés) han inspirado a los científicos para bautizar a la nueva cuasipartícula como dropletón. En español sería algo así como ‘gotitón’. También tiene una estructura y características cuánticas diferentes a los de otras conocidas.

"Las gotitas de electrones y huecos ya eran conocidas en los semiconductores, pero por lo general contienen miles de millones de estos electrones y huecos", explica el físico de JILA Steven Cundiff, uno de los autores, en la nota de prensa de JILA, traducida por Sinc. "Aquí estamos hablando de gotitas con aproximadamente cinco electrones y cinco huecos”.

Pulsos de láser

Para crear las nuevas cuasipartículas se han utilizado pulsos de láser ultrarrápidos. Con ellos se ha generado el plasma de electrones y huecos necesario para producir los excitones, de los que después surgen los dropletones.

El tiempo de vida relativamente ‘largo’ de estas cuasipartículas las hace lo suficientemente estables como para facilitar el estudio de interacciones cuánticas entre la luz y la materia. Según los investigadores, su detección será de interés en el campo de la física fundamental.

"Respecto a los beneficios prácticos, nadie se va a crear un aparatito de gotas cuánticas, pero esto tiene beneficios indirectos para mejorar nuestra comprensión sobre cómo interactúan los electrones en diversas situaciones, incluso en dispositivos optoelectrónicos", apunta Cundiff.