Ciencia

Simulan una molécula orgánica con un procesador cuántico

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11 meses ago

junio 24, 2022

MADRID, 24 Jun. (EUROPA PRESS) – Físicos informáticos cuánticos en UNSW Sydney han diseñado un procesador cuántico a escala atómica para simular el comportamiento de una pequeña molécula orgánica con asombrosa precisión.

El equipo ha resuelto así un desafío planteado hace unos 60 años por el físico teórico Richard Feynman.

El logro representa un hito importante en la carrera por construir la primera computadora cuántica del mundo y demuestra la capacidad del equipo para controlar los estados cuánticos de electrones y átomos en el silicio a un nivel exquisito que no se había logrado antes.

En un artículo publicado en la revista Nature, los investigadores describieron cómo pudieron imitar la estructura y los estados de energía del compuesto orgánico poliacetileno, una cadena repetitiva de átomos de carbono e hidrógeno que se distinguen por la alternancia de enlaces simples y dobles de carbono.

La investigadora principal, la profesora de ciencia Michelle Simmons, dijo que el equipo de Silicon Quantum Computing, una de las empresas emergentes de la UNSW, construyó un circuito integrado cuántico que comprende una cadena de 10 puntos cuánticos para simular la ubicación precisa de los átomos en la cadena de poliacetileno.

«Si regresas a la década de 1950, Richard Feynman dijo que no puedes entender cómo funciona la naturaleza a menos que puedas construir materia en la misma escala de longitud», dijo la profesora Simmons en un comunicado.

«Y eso es lo que estamos haciendo, literalmente lo estamos construyendo de abajo hacia arriba, donde estamos imitando la molécula de poliacetileno al colocar átomos en silicio con las distancias exactas que representan los enlaces carbono-carbono simples y dobles».

La investigación se basó en medir la corriente eléctrica a través de una réplica de 10 puntos cuánticos diseñada deliberadamente de la molécula de poliacetileno a medida que cada nuevo electrón pasaba de la salida de la fuente del dispositivo al drenaje, el otro extremo del circuito. Para estar doblemente seguros, simularon dos hebras diferentes de las cadenas de polímero.

En el primer dispositivo cortaron un trozo de la cadena para dejar dobles enlaces al final dando 10 picos en la corriente. En el segundo dispositivo, cortaron un fragmento diferente de la cadena para dejar enlaces simples al final que solo dieron lugar a dos picos en la corriente. Por lo tanto, la corriente que pasa a través de cada cadena era dramáticamente diferente debido a las diferentes longitudes de enlace de los átomos al final de la cadena.

Las medidas no solo coincidieron con las predicciones teóricas, sino que coincidieron perfectamente.

«Lo que muestra es que literalmente puedes imitar lo que realmente sucede en la molécula real. Y es por eso que es emocionante porque las firmas de las dos cadenas son muy diferentes», dijo el profesor Simmons.

«La mayoría de las otras arquitecturas de computación cuántica que existen no tienen la capacidad de diseñar átomos con precisión subnanométrica o permitir que los átomos se asienten tan cerca. Y eso significa que ahora podemos comenzar a comprender moléculas cada vez más complicadas en función de colocar los átomos en su lugar como si estuvieran imitando el sistema físico real».

Según el profesor Simmons, no fue casualidad que se eligiera una cadena de carbono de 10 átomos porque se encuentra dentro del límite de tamaño de lo que una computadora clásica puede calcular, con hasta 1024 interacciones separadas de electrones en ese sistema. Aumentarlo a una cadena de 20 puntos haría que el número de posibles interacciones aumentara exponencialmente, lo que dificultaría la resolución de una computadora clásica.

«Estamos cerca del límite de lo que pueden hacer las computadoras clásicas, por lo que es como salir del borde hacia lo desconocido», dice.

«Y esto es lo que es emocionante, ahora podemos hacer dispositivos más grandes que van más allá de lo que una computadora clásica puede modelar. Entonces podemos observar moléculas que no han sido simuladas antes. Vamos a poder entender el mundo de una manera diferente, abordando cuestiones fundamentales que nunca antes habíamos podido resolver».

Una de las preguntas a las que aludió el profesor Simmons es sobre comprender e imitar la fotosíntesis: cómo las plantas usan la luz para crear energía química para el crecimiento. O comprender cómo optimizar el diseño de catalizadores utilizados para fertilizantes, actualmente un proceso de alta energía y alto costo.

«Entonces, hay enormes implicaciones para comprender fundamentalmente cómo funciona la naturaleza», dijo.

Mucho se ha escrito sobre las computadoras cuánticas en las últimas tres décadas y la pregunta de los mil millones de dólares siempre es «¿pero cuándo podremos ver una?».

El profesor Simmons dice que el desarrollo de las computadoras cuánticas está en una trayectoria comparable a la evolución de las computadoras clásicas: de un transistor en 1947 a un circuito integrado en 1958, y luego pequeños chips informáticos que se convirtieron en productos comerciales como calculadoras aproximadamente cinco años después. .

«Y ahora estamos replicando esa hoja de ruta para las computadoras cuánticas», dice el profesor Simmons.

«Comenzamos con un transistor de un solo átomo en 2012. Y este último resultado, realizado en 2021, es el equivalente al circuito integrado cuántico a escala atómica, dos años antes de tiempo. Si lo mapeamos a la evolución de la computación clásica, estamos prediciendo que deberíamos tener algún tipo de resultado comercial de nuestra tecnología dentro de cinco años».

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Ciencia

Una misión en Marte simulará un mensaje de inteligencia extraterrestre

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1 semana ago

mayo 23, 2023

Gustavo Salas

MADRID, 23 May. (EUROPA PRESS) –

La misión TGO (Trace Gas Orbiter) de la ESA en órbita de Marte transmitirá un mensaje codificado a la Tierra este 24 de mayo para simular la recepción de una señal de una inteligencia extraterrestre.

Esta acción se incluye en el proyecto ‘A sign in Space’, que plantea la hipótesis de qué pasaría si recibiésemos un mensaje de una civilización extraterrestre, y está impulsado por el Instituto SETI.

Su objetivo es explorar el proceso de decodificación e interpretación de un mensaje extraterrestre al involucrar a la comunidad mundial de SETI, profesionales de diferentes campos y el público en general. Este proceso requiere la cooperación global, uniendo una conversación sobre SETI, la investigación espacial y la sociedad a través de múltiples culturas y áreas de especialización.

Tres observatorios de radioastronomía ubicados en todo el mundo detectarán el mensaje codificado. Se trata del Allen Telescope Array (ATA) del Instituto SETI, el Telescopio Robert C. Byrd Green Bank (GBT) en el Observatorio Green Bank (GBO) y el observatorio de la Estación Radioastronómica Medicina administrado por el Instituto Nacional Italiano de Astrofísica (INAF). El contenido específico del mensaje codificado no se ha revelado actualmente, lo que permite que el público contribuya a decodificar e interpretar el contenido.

El ExoMars Orbiter de la ESA transmitirá el mensaje codificado el 24 de mayo a las 19.00 UTC con recepción en la Tierra 16 minutos después. Después de la transmisión, los equipos de ATA, GBT y Medicina procesarán la señal y luego la pondrán a disposición del público para su decodificación.

El Instituto SETI almacenará de forma segura los datos procesados en colaboración con Breakthrough Listen Open Data Archive y Filecoin, la red de almacenamiento descentralizado más grande del mundo. Este esfuerzo colaborativo asegura la preservación y accesibilidad de los datos procesados, salvaguardando su disponibilidad para futuros análisis y esfuerzos de decodificación, informa el Instituto SETI en un comunicado.

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china experimenta con metales líquidos en el espacio

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3 semanas ago

mayo 14, 2023

Gustavo Salas

MADRID, 12 May. (EUROPA PRESS) –

Por primera vez, China ha completado experimentos en órbita sobre gestión térmica de metales líquidos en su estación espacial, anunció la Agencia Espacial Tripulada de China (CMSA).

Durante los experimentos, el dispositivo funcionó de manera estable y se verificaron en microgravedad una serie de tecnologías clave del metal a base de bismuto, como la fusión controlada, la expansión y la transferencia de calor por convección, dijo la CMSA.

Montado en el Gabinete de Experimentos Básicos Espaciales en el módulo de laboratorio espacial Mengtian, el dispositivo es uno de los primeros cinco experimentos de tecnología espacial de la estación espacial. El objetivo de estos experimentos es obtener conocimiento que pueda respaldar más posibilidades experimentales y de supervivencia humana en el espacio exterior.

Desde que se lanzó el gabinete a bordo del módulo de laboratorio en octubre pasado, ha arrojado resultados fructíferos en los experimentos de tecnología espacial, incluida la verificación del rendimiento de los metales líquidos en el espacio.

Los metales líquidos incluyen metales aleados, como los basados en bismuto y galio, que pueden fluir a una temperatura normal o ligeramente más alta manteniendo las propiedades metálicas. Cambian a un estado sólido cuando baja la temperatura.

Varias propiedaded de los metales líquidos, como buena conductividad, altos puntos de ebullición y buena capacidad de transmisión de calor, los hacen prometedores en la aplicación de futuras misiones espaciales, según la CMSA.

El dispositivo experimental de gestión térmica de metal líquido que opera en órbita fue desarrollado por el Instituto Técnico de Física y Química de la Academia de Ciencias de China. Fue diseñado a base de metal a base de bismuto.

Desde que el dispositivo entró en órbita, se han realizado varias pruebas y experimentos, obteniendo datos sobre la transferencia de calor por convección de metales líquidos y su control de temperatura de cambio de fase en microgravedad, dijo la CMSA.

También es la primera vez que el país realiza este tipo de experimentos en el espacio, añadió la CMSA.

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Hubble captura un leviatán cósmico

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3 semanas ago

mayo 13, 2023

Joel Durán

MADRID, May. (EUROPA PRESS) -Como un monstruo marino sumergido que causa olas en la superficie, este cúmulo de galaxias puede identificarse por las distorsiones en el espacio-tiempo a su alrededor que capta el telescopio Hubble.La enorme masa de este leviatán cósmico curva el espacio-tiempo, creando una lente gravitatoria que desvía la luz de galaxias distantes más allá del cúmulo. Las rayas retorcidas y los arcos de luz que vemos en esta imagen son el resultado. Una multitud de otras galaxias rodea el cúmulo, y un puñado de estrellas en primer plano con picos de difracción reveladores se encuentran dispersos por toda la imagen, explica la NASA en un comunicado.Este cúmulo de galaxias en particular, llamado eMACS J1823.1+7822, se encuentra a casi 9.000 millones de años luz de distancia en la constelación de Draco. Es uno de los cinco cúmulos de galaxias excepcionalmente masivos que Hubble exploró con el objetivo de medir la fuerza de estas lentes gravitacionales, lo que proporcionaría información sobre la distribución de la materia oscura en los cúmulos de galaxias.Lentes gravitacionales fuertes como eMACS J1823.1+7822 pueden ayudar a los astrónomos a estudiar galaxias distantes al actuar como grandes telescopios naturales que magnifican objetos que de otro modo serían demasiado débiles o distantes para resolver.Esta imagen de longitud de onda múltiple superpone datos de ocho filtros diferentes y dos instrumentos diferentes: la Cámara avanzada para sondeos del Hubble y la Cámara de campo amplio 3. Ambos instrumentos pueden ver objetos astronómicos en solo una pequeña porción del espectro electromagnético utilizando filtros, que permiten a los astrónomos obtener imágenes de objetos en longitudes de onda seleccionadas con precisión. La combinación de observaciones en diferentes longitudes de onda permite a los astrónomos desarrollar una imagen más completa de la estructura, composición y comportamiento de un objeto que la que revelaría la luz visible por sí sola.