Nobel de 2022 para la comunicación cuántica

Publicada el octubre 4, 2022 por admin

Alain Aspect (Université Paris-Saclay y École Polytechnique, Palaiseau, France), John F. Clauser (J.F. Clauser & Asoc., Walnut Creek, CA, USA) y Anton Zeilinger (University of Vienna, Austria), pioneros de la comunicación cuántica , han sido galardonados hoy, 4 de octubre, con el premio Nobel de física.

Alain Aspect, John F. Clauser y Anton Zeilinger. Imágenes Wikimedia Commons

En los últimos 6 años se han producido grandes avances en comunicación cuántica, tecnología que aprovecha las asombrosas características de la física cuántica para mejorar la rapidez y seguridad de las comunicaciones. Una de estas características es la propiedad llamada entrelazamiento, según la cual dos o más partículas son descritas por un único estado cuántico combinado de todas, y no por distintos estados como partículas individuales. Como consecuencia, la modificación de una partícula causa instantáneamente la modificación de las demás, aunque se encuentren separadas una gran distancia. Utilizando en las comunicaciones partículas a las que se haya dotado de esta propiedad, por ejemplo fotones, se logra que las comunicaciones sean absolutamente seguras. Una comunicación interceptada por un agente extraño (hacker) alterará alguna de estas partículas y será percibida de inmediato porque alterará también las demás que estén entrelazadas dentro del sistema de comunicación. Aspect, Clauser y Zeilinger trabajaron por separado, desde los años 70 del pasado siglo, en experimentos que utilizaban las propiedades cuánticas y sentaron las bases de los desarrollos posteriores.

Entanglement. © Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences

Uno de los países más avanzados en comunicación cuántica es China, que dispone de una red que integra la comunicación convencional y la cuántica con una longitud total de 4.600 km entre Pekín y Shanghái. Jianwei Pan, que realizó el doctorado con Anton Zeilinger en Viena, es el líder de esta tecnología en China.

Artículo relacionado:
https://www.deciencia.net/descubrimiento/blog/2021/10/01/geoestrategia-cuantica/

Fuentes de información:
The Nobel Prize in Physics 2022. Press release. 4 October 2022.
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2022/press-release/

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¿Llegará a tiempo la energía de fusión?

Publicada el octubre 1, 2022 por joludiez
Imagen Wikimedia Commons

Si no se detiene o se reduce sustancialmente el consumo de combustibles fósiles, que representan el 83,1% de la energía primaria utilizada como combustible (2020), el cambio climático se acelerará, aumentando en más de 2 ºC la temperatura media de la superficie de la Tierra, aumentará la frecuencia de desastres climáticos, subirá el nivel del mar, . . . Pero sustituir los combustibles fósiles no está resultando fácil, puesto que las energías renovables los sustituyen sólo parcialmente y la energía nuclear no cuenta con la confianza de la sociedad para jugar un papel más importante que el que juega actualmente.

¿Aparecerá una nueva fuente de energía que nos permita substituir los combustibles fósiles? ¿Será la energía nuclear de fusión esta nueva energía? Yuval Noah Harari en su libro Sapiens contesta la pregunta de forma optimista: «¿Por qué hay tanta gente preocupada porqué se pueda agotar la energía, si cada pocas décadas descubrimos una nueva fuente de energía?»

El proyecto ITER, el mayor proyecto internacional de desarrollo de energía nuclear de fusión, se empezó a construir en Cadarache, Sur de Francia, en 2007. Prevé que en diciembre de 2025 conseguirá producir el primer plasma y en 2035 podría empezar las operaciones con el combustible nuclear, formado por deuterio y tritio. ITER se basa en el confinamiento magnético, que consiste en mantener el combustible nuclear en un reducido espacio mediante potentísimos campos magnéticos.

En los últimos meses, sin embargo, ha habido novedades en la energía de fusión por la vía del otro procedimiento, el del confinamiento inercial, que utiliza potentes láseres para concentrar el combustible nuclear. HB11, compañía australiana o US National Ignition Facility (NIF) de California, han conseguido avances que les hacen pensar en poder disponer de plantas piloto y plantas plenamente operativas en pocos años, muchos menos que el ITER.

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Exoplanetas

Publicada el marzo 5, 2022 por admin

Desde hacía muchos años, los científicos sospechaban de o creían en la existencia de los exoplanetas, los planetas situados más allá de nuestro sistema solar. Puesto que existen miles de millones de estrellas similares a nuestro Sol, sólo en nuestra galaxia, y éste tiene planetas, parecía lógico pensar que otras estrellas deberían tener planetas al igual que el Sol. Pero no fue hasta el principio de los años 90 cuando se empezaron a detectar.

En 1990, Dimitar Sasselov, astrónomo de Harvard de origen búlgaro, demostró la presencia de planetas en torno a algunas estrellas. Entre 1988 y 1994 se detectaron algunos exoplanetas orbitando púlsares o un sistema triple de estrellas, pero no fue hasta 1995 cuando se detectó el primer exoplaneta orbitando una estrella del tipo del Sol. Veinticuatro años después y con más de 4.000 exoplanetas descubiertos, la ciencia de los exoplanetas recibe el reconocimiento del Nobel. Michel Mayor (Lausana, Suiza, 1942) y Didier Queloz (Ginebra, Suiza, 1966) ganan el Premio Nobel de Física 2019 por el descubrimiento en 1995 del primer exoplaneta, 51 Peg b, orbitando una estrella del mismo tipo que el Sol, 5 Pegasi, ubicada a 50 años luz de la Tierra.

Izquierda: 51 Pegasi. Astronomy Picture of the Day, December 1, 1995. NASA Image.
Derecha: Estrella 51 a la constel·lació de Pegàs. Imagen Wikimedia Commons

Al igual que Galileo Galilei descubre en 1610 los satélites de Júpiter cuando puede disponer de un telescopio lo suficientemente preciso para verlos, el descubrimiento de los exoplanetas se produce cuando los telescopios y sistemas de detección son capaces de distinguir un cuerpo relativamente pequeño orbitando alrededor de una estrella.

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Las científicas de la vacuna de ARN: Katalin Karikó y Özlem Türeci

Publicada el febrero 11, 2022 por admin

Con la detección en Wuhan (Hubei, China), de una neumonía vírica desconocida, el 31 de diciembre de 2019, comienza una pandemia de alcance mundial, como no se había conocido otra igual en un siglo. El 9 de enero de 2020, científicos chinos determinan que la causa es un virus del tipo coronavirus y el día 11 envían a la Organización Mundial de la Salud (OMS) la secuencia genética del nuevo coronavirus.

Wuhan (Hubei, China). Imagen Wikimedia Commons

Desde las primeras noticias, científicos expertos en virus de todo el mundo se ponen a trabajar para encontrar una solución. Pero algunas científicas estaban especialmente bien situadas para comenzar la carrera: Katalin Karikó, desde hacía 30 años había trabajado la idea de fabricar una vacuna basada en el ARN mensajero, Özlem Türeci había fundado la empresa BioNTech y había fichado en 2013 a Karikó.

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Geoestrategia cuántica

Publicada el octubre 1, 2021 por admin

Países que juegan sus cartas en el tablero del orden mundial, como Estados Unidos o China, y grandes empresas como Google o IBM, están desarrollando prototipos de ordenadores cuánticos que consiguen realizar en minutos u horas procesos de cálculo que los ordenadores clásicos más potentes tardarían años. En transmisiones cuánticas experimentales, China ha llevado la delantera en los últimos años mediante el satélite Micius, creando una red cuántica que cubre 4.600 km.

Sede del ICFO en Castelldefels, Barcelona, Imagen JL. Diez

En junio de este año, 2021, investigadores del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) de Castelldefels, Barcelona, han conseguido un avance clave para hacer un repetidor cuántico que permitiría la construcción de una red cuántica terrestre de comunicaciones. Días después, el centro de investigación de Toshiba Europa en Cambridge, Reino Unido, realizó la primera comunicación cuántica por fibra óptica de más de 600 km de longitud.

La tecnología cuántica es una de las piezas importantes de la geoestrategia mundial. Atendiendo al número de patentes relacionadas con esta tecnología, por países, China es líder con más de 3.000 patentes, seguida por Estados Unidos que tiene casi la mitad y de Japón que tiene una cuarta parte.

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Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna, Nobel de química 2020

Publicada el febrero 15, 2021 por admin

El 7 de octubre de 2020, la Real Academia Sueca de Ciencias anunciaba la concesión del Premio Nobel de Química 2020 a Emmanuelle Charpentier, francesa y Jennifer A. Doudna, de Estados Unidos, por «el desarrollo de un método de edición del genoma». Han sido la sexta y séptima mujer en ganar un premio Nobel de Química y la primera vez que un Nobel científico compartido es ganado sólo por mujeres.

Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna. Imágenes Wikimedia Commons.

El método de edición genómica, llamado CRISPR, fue descrito por primera vez en un artículo publicado en la revista Science en agosto de 2012, firmado por ambas científicas y otros colaboradores. Partía de un procedimiento de defensa de las bacterias frente a los virus descubierto por Francis Mojica, bioquímico español de la universidad de Alicante, que lo publicó en febrero de 2005 y al que le dio el nombre de CRISPR.

Ésta es la historia de cómo podemos aprender de los mecanismos de defensa contra los virus de seres como las bacterias, que llevan 4.000 millones de años sobre el planeta.

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Fotografía 51

Publicada el diciembre 5, 2020 por admin
Rosalind Franklin. Imagen Wikimedia Commons.

El 25 de julio de 1920, hace poco más de cien años, nacía Rosalind Franklin, que jugaría un papel decisivo en el descubrimiento de la estructura del ADN, la molécula clave de la vida. Ella hizo la fotografía 51, la primera imagen que mostraba claramente la doble hélice característica del ADN, al principio del año 1953. La visión de la fotografía, sin conocimiento, de su autora, decidió a James Watson y Francis Crick a publicar en abril de 1953 su hipótesis de la estructura del ADN que les hizo ganar el premio Nobel de 1962. El conocimiento de la estructura del ADN abrió el camino para el desarrollo de la biología molecular, la bioquímica y especialmente la genética que, cincuenta años más tarde, conseguiría determinar el genoma humano.

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Las tierras raras de la tabla periódica

Publicada el octubre 23, 2019 por admin

Las tierras raras son un grupo de diecisiete metales de la tabla periódica, esenciales para las modernas tecnologías. La mayoría de estos metales fueron descubiertos en el siglo XIX, pero no fueron ubicados en la tabla periódica hasta mediados del siglo XX. Ha sido sin embargo a partir del último tercio del siglo pasado, cuando han adquirido un protagonismo especial.

Forman parte de la mayoría de aparatos tecnológicos: se utilizan en coches híbridos y eléctricos, baterías, ordenadores, teléfonos móviles, lentes, turbinas eólicas, aparatos para tratamientos médicos, comunicaciones, tecnología de uso militar. . . Un teléfono inteligente puede contener hasta 62 metales distintos de los cuales al menos 8 son tierras raras.

La demanda de tierras raras se incrementó fuertemente a mitad de los años 1960 con la aparición de la TV en color. El europio era el material esencial para dar color a las imágenes. Estados Unidos se convirtió en estos años en el principal productor mundial. Tras varias décadas desarrollando técnicas de producción, China entra con fuerza en el mercado mundial a mediados de los años 1980. Con apoyo estatal, mano de obra barata y una legislación medioambiental poco escrupulosa, China se convierte en pocos años en el primer productor mundial.

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Nobel de Medicina 2019 para los descubridores del mecanismo celular de adaptación al oxígeno

Publicada el octubre 19, 2019 por admin

Gregg Semenza (Universidad John Hopkins, Baltimore, Maryland, EE.UU.), William Kaelin (Dana-Farber Cancer Institute, Boston, Massachusetts, USA) y Peter Ratcliffe (Universidad de Oxford, Reino Unido) han sido premiados con el Nobel de Medicina por descubrir cómo las células perciben y se adaptan a la disponibilidad de oxígeno.

El cuerpo carotídeo, situado junto a grandes vasos sanguíneos a ambos lados del cuello, contiene células especializadas que perciben el nivel de oxígeno en la sangre, lo que permite al cerebro adecuar el ritmo respiratorio. La eritropoyetina (EPO) es una proteína que se sintetiza en los riñones y que está presente en el torrente sanguíneo, donde promueve la producción de glóbulos rojos. Descubierta a principios del siglo XX y sintetizada en el laboratorio en 1977, la EPO se ha utilizado para aumentar el rendimiento de los atletas, como una forma de dopaje. Semenza estudió el gen EPO en ratones modificados genéticamente, descubriendo que segmentos de ADN situados junto del gen EPO intervenían en la respuesta al bajo nivel de oxígeno en sangre (hipoxia). Ratcliffe también estudió el gen EPO como regulador del nivel de oxígeno. Ambos investigadores encontraron que era un mecanismo general en muchos diferentes tipos de células, basado en un complejo de proteínas llamado factor inducible por hipoxia (HIF).

Estudiando una enfermedad hereditaria (VHL), Kaelin encontró que el gen VHL codifica una proteína que previene la aparición del cáncer y también que interviene en la regulación del nivel de oxígeno. En 2001, dos trabajos de Kaelin y Ratcliffe publicados simultáneamente mostraban la relación entre HIF y VHL y dejaban explicado el mecanismo celular de adaptación al nivel de oxígeno en sangre. El descubrimiento abre la puerta a nuevas estrategias para luchar contra la anemia, el cáncer y otras muchas enfermedades.

Semenza, Kaelin y Ratcliffe ya fueron premiados en 2016 para este descubrimiento, con el prestigioso premio Lasker de investigación médica básica, dotado con 250.000 US $.

Información y imágenes sacadas de:
https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2019/summary

Otra fuente de información:
Heidi Ledford, Ewen Callaway. «Biologists who decoded how cells sense oxygen win medicine Nobel». Nature News, 07 October 2019.
https://www.nature.com/articles/d41586-019-02963-0

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Nobel de Física 2019 para los avances en el conocimiento del papel de la Tierra en el cosmos

Publicada el octubre 18, 2019 por admin

Este año, la Academia de Ciencias de Suecia ha optado por premiar dos descubrimientos que supusieron, con 31 años de diferencia, grandes avances en el conocimiento de la cosmología y de nuestra propia situación en el cosmos.

James Peebles (Princeton University, USA) es premiado por el marco teórico que desarrolló a mediados de los 1960’s que contribuyó decisivamente a fundamentar el modelo del Big Bang. En 1964, Arno Penzias y Robert Wilson, ingenieros de la compañía Bell Telephon, descubrieron la radiación de fondo de microondas, sin saber en un principio que era lo que habían descubierto. James Peebles en aquellos años predijo la existencia de una intensa radiación en los primeros minutos después del Big Bang, de la que debería quedar ahora un remanente de radiación. Cuando Penzias y Wilson tuvieron noticia de los trabajos de Peebles, supieron qué era lo que habían descubierto: justamente la radiación remanente de los primeros minutos del universo, en forma de microondas. El descubrimiento les valió el Premio Nobel de 1978, que no reconoció entonces el papel de James Peebles. Ahora, 41 años más tarde, es reconocido.

Michel Mayor (Universidad de Ginebra, Suiza) y Didier Queloz (Universidad de Ginebra, Suiza, Universidad de Cambridge, Reino Unido) son premiados por el descubrimiento del primer exoplaneta, planeta fuera del sistema solar, en 1995. El planeta orbitaba alrededor de una estrella del tipo del Sol, dentro de nuestra galaxia. Desde entonces, más de 4.000 exoplanetas han sido descubiertos y han abierto la posibilidad de descubrir un día, quizás no muy lejano, vida fuera de la Tierra. El descubrimiento de la radiación de fondo y de los exoplanetas nos han hecho cambiar para siempre nuestra percepción del mundo.

Información basada en, e imágenes sacadas de:
https://www.nobelprize.org/uploads/2019/10/press-physics2019.pdf

Más información sobre la radiación de fondo, en este mismo blog:
Encuentran la radiación de fondo
Radiación de fondo, otro Nobel en 2006

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