LOS CIENTÍFICOS CREAN PRIMER PROCESADOR ELECTRONICO CUÁNTICO

Un equipo dirigido por investigadores de la Universidad de Yale ha creado el primer procesador de rudimentaria cuántica en estado sólido, tomando otro paso hacia el sueño final de construcción de un equipo de quantum.

También usan el chip superconductor dos-qubit para ejecutar correctamente algoritmos elementales, tales como una búsqueda simple, demostrando procesamiento con un dispositivo de estado sólido por primera vez de la información cuántica. Sus conclusiones aparecen en la publicación en línea avanzada de la naturaleza.

“ Nuestro procesador puede realizar sólo unos pocas simple tareas cuánticas, que han sido demostradas antes con núcleos único, átomos y fotones, ” dijo Robert Schoelkopf, el William A. Norton profesor de física & física aplicada en Yale. "Pero esta es la primera vez que han sido posibles en un dispositivo electrónico que se ve y se siente mucho más como un microprocesador regular".

Trabajando con un grupo de físicos teóricos dirigido por Steven Girvin, el profesor de Higgins Eugene de la física & Applied física, el equipo ha fabricado dos átomos artificiales, o qubits (“ cuántica bits ”). Si bien cada qubit está hecho realmente de átomos de aluminio de mil millones, actúa como un átomo único que puede ocupar dos Estados diferentes de energía. Estos Estados son análogas a la “ 1 ” y “ 0 ” o “ sobre ” y “ off ” Estados de bits regulares empleadas por equipos convencionales. Causa de las leyes counterintuitive de la mecánica cuántica, sin embargo, los científicos efectivamente colocar qubits en un “ superposición ” de varios Estados al mismo tiempo, permitiendo una mayor almacenamiento de información y capacidad de procesamiento.

Por ejemplo, imagine tener cuatro números de teléfono, entre ellos uno para un amigo, pero no saber qué número pertenecía a ese amigo. Normalmente tendría que tratar de números de dos a tres antes de que marcara el acertado. Un procesador cuántica, por otra parte, puede encontrar el número correcto en un único try.

“ En su lugar de tener que realizar una llamada telefonica a un número, entonces otro número, utiliza la mecánica cuántica para acelerar el proceso, ” dijo Schoelkopf. “ Es como ser capaz de realizar una llamada telefonica a todos los cuatro números, pero sólo uno es el correcto ”.

Este tipo de cálculos, aunque simple, no ha sido posible mediante qubits en estado sólido hasta ahora en parte porque los científicos no podrían conseguir que el qubits durara lo suficiente. Mientras que el primeros qubits de hace una década eran capaces de mantener específicos estados cuánticos por cerca de un nanosegundo, Schoelkopf y su equipo ahora son capaces de mantener el suyo por un microsegundo ( más de mil veces, que es suficiente para ejecutar los algoritmos de simples). Para realizar sus operaciones, los qubits se comunican entre sí mediante un “ bus cuántico ” ( fotones que transmiten información a través de cables conectando el qubits ) previamente desarrollada por el Grupo de Yale.

A continuación, el equipo trabajará para aumentar la cantidad de tiempo en que los qubits se mantienen en sus estados cuánticos por lo que pueden ejecutar algoritmos más complejos. También trabajan para conectar qubits más con el autobús cuántico. La capacidad de procesamiento aumenta exponencialmente con cada qubit agregado, dijo Schoelkopf, por lo que el potencial de informática de cuántica más avanzado es enorme. Pero él advierte aún ser algún tiempo antes cuántica equipos se utilizan para resolver problemas complejos.

(foto:blake Johnson/Yale University)

Yale University

ROBOT PUEDE RASTREAR A TRAVÉS DEL CUERPO HUMANO

Un paso más cerca a "Fantastic Voyage", los investigadores en el Instituto de tecnología de Technion-Israel han desarrollado un microrobot que puede rastrear a través del cuerpo humano.

Microrobots se están desarrollando en muchos centros de investigación, pero es la primera vez hemos sido capaces de crear uno que puede rastrear a través del cuerpo, ” dice profesor Moshe Shoham de la facultad de Technion de ingeniería mecánica, que encabezados por el equipo de investigación de la Universidad. El Prof. Shoham es el desarrollador del robot de cirugía de columna vertebral de FDA aprobó SpineAssist.

El robot es impulsado por micropiernas, un mecanismo especialmente adaptado a los movimientos de un cuerpo diminuto a través del agua. Es de sólo un milímetro de diámetro y 14 milímetros de largo, se puede sostener con la punta de un dedo, tambien puede entar en áreas más pequeñas del cuerpo. Es impulsado por cualquier actuación de fuerzas magnéticas situadas fuera del cuerpo, o mediante un sistema de accionamiento a bordo. Hechas de silicona y metal, puede hacerse completamente biocompatible, por lo que podía permanecer mucho tiempo en el cuerpo.

“ En el futuro, esperamos el robot será capaz de viajar a través de un vaso sanguíneo, el aparato digestivo o los pulmones, entregar medicinas dirigidas a las ubicaciones específicas, borrado de obstrucciones, llevar a cabo biopsias, o colocar dentro una derivación para drenar los líquidos del cuerpo en zonas obstruidas, ” Shoham explica.

El desarrollo ha sido presentado en conferencias científicas donde ha suscitado gran interés. El profesor Menashe Zaaroor e ingeniero de investigación Oded Salomon también participaron en la investigación.Sin embargo, el Prof. Shoham explica que un producto final no estará listo en varios años. Una cámara lo suficientemente pequeña tiene que desarrollarse, y un dispositivo de control que pueda dirigir el robot una vez dentro del cuerpo debe ser perfeccionado. Se realizan de ensayos animales, pero ensayos en humanos se haran aproximadamente en dos años.

(Foto: ATS)

American Society for Technion-Israel Institute of Technology

CIENTIFICOS DESCUBREN FUERZA DE LUZ CON PODER REPULSIVO

Un equipo de investigadores de la Universidad de Yale ha descubierto una fuerza de luz "repulsiva" que puede usarse para manipular los componentes de silicio microchips, lo que significa que en un futuro los nanodispositivos podrían ser controlados por luz en lugar de electricidad.


El equipo anteriormente había descubierto una "atractiva" fuerza de la luz y mostró cómo podría ser manipulada para mover los componentes en semiconductores micro y nano eléctricos en un chip. Los científicos han descubierto ahora una fuerza repulsiva complementaria. Investigadores han teorizado la existencia de las fuerzas atractivas y repulsiva desde 2005, pero este último había permanecido no demostrado hasta ahora. El equipo, dirigido por Hong Tang, profesor asistente en de Yale escuela de ingeniería & Applied ciencia, los informes de sus conclusiones estan en la edición 13 de julio de la publicación en línea avanzada de naturaleza fotónica.

"Esto completa la foto", dijo Tang. "Nosotros hemos demostrado que esto es sin duda una fuerza de luz bipolar con un componente atractivo y repulsivo".
Anteriormente, los ingenieros de utilizaban la fuerza atractiva descubierta por ellos, para mover los componentes en el silicio de un chip en una dirección, tales como tirando un conmutador de nanoescala para abrirlo, pero no pudieron empujarlo en dirección opuesta.

Usando ambas fuerzas significa que ahora pueden tener un control completo y pueden manipular componentes en ambas direcciones.

A fin de crear la fuerza repulsiva, o la "repulsión", en un chip de silicio, el equipo efectuo la division de un rayo de luz infrarrojo en dos rayos separados y forzados cada uno para viajar en una longitud diferente en un nanoalambre de silicio, llamado waveguide. Como resultado, los dos rayos de luz quedan fuera de fase uno con el otro, creando una fuerza repulsiva con una intensidad que puede ser controlada.

"La fuerza de la luz es intrigante porque funciona del modo opuesto como objetos cargados," dijo Wolfram Pernice, otro doctor del grupo de Tang.

"Estas fuerzas ligeras pueden algún día controlar los dispositivos de telecomunicaciones que requerirían mucho menos poder, pero serían mucho más rápido que contrapartes convencionales de hoy", dijo Tang.

"Una ventaja adicional del uso de luz en lugar de electricidad es que puede ser encaminado a través de un circuito casi sin interferencias en la señal, y elimina la necesidad de establecer un gran número de cables eléctricos."


(Foto:Hong Tang/Yale University)

Yale University

TODO EN UNA NANOPARTÍCULA: UNA NAVAJA SUIZA PARA LA NANOMEDICINA

Se están desarrollando nanopartículas para llevar a cabo una amplia gama de usos médicos como imagenes de tumores, llevar medicamentos, la entrega de los pulsos de calor. En lugar de conformarse con sólo uno de estos, los investigadores de la Universidad de Washington han combinado dos nanopartículas en un pequeño paquete.

El resultado es la primera estructura que se crea una herramienta multiuso para la nanotecnología de imágenes médicas y la terapia. La estructura se describe en un artículo publicado en línea esta semana en la revista Nature Nanotechnology.

"Esta es la primera vez que un semiconductor y metal de nanoparticulas se han combinado de

manera que preserva la función de cada componente individual," dijo el autor principal Xiaohu Gao, un profesor auxiliar de UW de Bioingeniería.

El foco actual se encuentra en aplicaciones médicas, pero los investigadores han dicho que las multifuncionales nanopartículas también podrían utilizarse en los estudios de energía, por ejemplo en las células solares.

Los Quantum dots o puntos cuanticos son esferas fluorescentes de material semiconductor de unos pocos nanómetros a través de una pequeña fracción de la longitud de onda de luz visible (un nanómetro es 1-millonésima de un centímetro). En esta escala diminuta, las propiedades ópticas únicas de los quantum dots hacen que emitan luz de colores diferentes dependiendo de su tamaño. Los dots se están desarrollando para la creación de imágenes médica, células solares y diodos emisores de luz.

Las nanopartículas de oro se han utilizado desde tiempos antiguos en vidrieras; más recientemente se están desarrollando para suministrar medicamentos, para tratar la artritis y para un tipo de imagen médica que usa luz infrarroja. El Oro también emiten calor infrarrojo y por lo tanto podría utilizarse en tratamientos médicos para cocinar cerca de las células.

Sin embargo, al combinar un punto cuántico y una nanopartícula oro los efectos desaparecen. Los campos eléctricos de las partículas de interfieren uno con el otro. Los dos se han combinado con éxito en una superficie, pero nunca en una sola partícula.

El documento describe una técnica de fabricación que utiliza las proteínas que rodean un núcleo de punto cuántico con una delgada shell de oro a unos 3 nanómetros distancia, por lo que los dos componentes,campo electrico y optico no interfieren con los otros. El punto cuántico probablemente se usaría para imágenes fluorescentes. La esfera de oro podría utilizarse para la imagen basada en la dispersión, que funciona mejor que fluorescencia en algunas situaciones, así como para ofrecer tratamiento de calor.

La técnica de fabricación desarrollado por Gao y coautor Yongdong Jin, un investigador posdoctoral UW, es de carácter general y podría aplicar a otras combinaciones de nanopartículas. "Escogimos un caso difícil", dijo Gao. "Es ampliamente conocido que el oro o cualquier otro metal podra satisfacer el punto cuantico fluorescente, eliminando propósito del punto cuántico."

(Foto: University of Washington)

University of washington