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Ciencia

Simulan una molécula orgánica con un procesador cuántico

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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».

Ciencia

Una tormenta de polvo desafía a la misión InSight en Marte

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MADRID, 10 Oct. (EUROPA PRESS) – La misión InSight de la NASA en Marte, que se espera que finalice en un futuro cercano, ha experimentado una caída en la energía generada por sus paneles solares debido a una gran tormenta de polvo.

Observada por primera vez el 21 de septiembre de 2022 por el Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) de la NASA, la tormenta se encuentra aproximadamente a 3.500 kilómetros de InSight, en el hemisferio sur marciano, e inicialmente tuvo poco impacto en el módulo de aterrizaje.

La misión monitorea cuidadosamente el nivel de potencia del módulo de aterrizaje, que ha ido disminuyendo constantemente a medida que se acumula polvo en sus paneles solares. Para el lunes 3 de octubre, la tormenta había crecido lo suficiente y levantaba tanto polvo que el espesor de la neblina de polvo en la atmósfera marciana había aumentado en casi un 40 % alrededor de InSight. Con menos luz solar llegando a los paneles del módulo de aterrizaje, su energía cayó de 425 vatios-hora por día marciano, o sol, a solo 275 vatios-hora por sol.

El sismómetro de InSight ha estado funcionando durante aproximadamente 24 horas cada dos días marcianos. Pero la caída de la energía solar no deja energía suficiente para cargar completamente las baterías cada sol. Al ritmo actual de descarga, el módulo de aterrizaje solo podría operar durante varias semanas. Entonces, para conservar energía, la misión apagará el sismómetro de InSight durante las próximas dos semanas.

«Estábamos en el último peldaño de nuestra escalera en lo que respecta al poder. Ahora estamos en la planta baja», dijo en un comunicado el gerente de proyecto de InSight, Chuck Scott, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. «Si podemos superar esto, podemos seguir operando hasta el invierno, pero me preocuparía la próxima tormenta que se avecina».

El equipo había estimado que la misión de InSight terminaría en algún momento entre fines de octubre de este año y enero de 2023, según las predicciones de cuánto reducirá el polvo en sus paneles solares su generación de energía. El módulo de aterrizaje ha superado hace mucho tiempo su misión principal y ahora está cerca del final de su misión extendida, realizando «ciencia adicional» midiendo los ‘martemotos’, que revelan detalles sobre el interior profundo del Planeta Rojo.

Hay señales de que esta gran tormenta regional ha alcanzado su punto máximo y ha entrado en su fase de descomposición: el instrumento Mars Climate Sounder de MRO, que mide el calentamiento causado por la luz solar que absorbe el polvo, ve que el crecimiento de la tormenta se está desacelerando. Y las nubes que levantan polvo observadas en las imágenes de la cámara Mars Color Imager del orbitador, que crea mapas globales diarios del Planeta Rojo y fue el primer instrumento para detectar la tormenta, no se están expandiendo tan rápido como antes.

Esta tormenta regional no es una sorpresa: es la tercera tormenta de este tipo que se ve este año. De hecho, las tormentas de polvo de Marte ocurren en todo momento del año marciano, aunque más de ellas, y más grandes, ocurren durante el otoño e invierno del norte, que está llegando a su fin.

Las tormentas de polvo de Marte no son tan violentas o dramáticas como las retrata Hollywood. Si bien los vientos pueden soplar hasta 97 kilómetros por hora, el aire marciano es lo suficientemente liviano como para tener solo una fracción de la fuerza de las tormentas en la Tierra. En su mayoría, las tormentas son desordenadas: arrojan polvo a la atmósfera, que vuelve a caer lentamente, a veces durante semanas.

En raras ocasiones, los científicos han visto cómo las tormentas de polvo se convertían en eventos de polvo que rodeaban el planeta y que cubrían casi todo Marte. Una de estas tormentas de polvo del tamaño de un planeta puso fin al rover Opportunity de la NASA con energía solar en 2018.

Debido a que funcionan con energía nuclear, los rover Curiosity y Perseverance de la NASA no tienen nada de qué preocuparse en términos de que una tormenta de polvo afecte su energía. Pero el helicóptero Ingenuity, que funciona con energía solar, ha notado el aumento general de la neblina de fondo.

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Ciencia

Cuatro nuevos tripulantes llegan a la ISS en una nave de Space X

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MADRID, 7 Oct. (EUROPA PRESS) – La Dragon Endurance de Space X ha transportado para la NASA a la Estación Espacial Internacional a los astronautas Nicole Mann y Josh Cassada, el japonés Koichi Wakata y la cosmonauta rusa Anna Kikina.

Tras un vuelo de 30 horas desde cabo Cañaveral, la tripulación de la Crew 5 de Space X abrió la escotilla a las 22.49 UTC del jueves 6 de octubre uniéndose a la tripulación de la Expedición 68 de los astronautas de la NASA Bob Hines, Kjell Lindgren, Frank Rubio y Jessica Watkins, Samantha Cristoforetti de la ESA y los cosmonautas de Roscosmos Sergey Prokopyev y Dmitri Petelin.

Nicole Mann es la primera nativa americana en el espacio: miembro de una de las tribus indias de Round Valley en California.

La presencia de Kikina marca la primera vez que un cosmonauta ruso viaja a bordo de una nave espacial Dragon, y la primera desde Estados Unidos en 20 años. Desde que SpaceX comenzó a enviar tripulaciones a la ISS, la NASA y la corporación espacial estatal rusa Roscosmos han estado trabajando juntas en un acuerdo de intercambio de tripulación. Eso ha continuado pese al deterioro de las relaciones a raíz de la invasión rusa de Ucrania.

Está previsto que los astronautas de la misión Crew 4 regresen a la Tierra a finales de este mes en su propia cápsula Dragon, que ha estado conectada a la estación espacial desde su llegada.

Desde 2020, Space X transporta por contrato astronautas para la NASA hasta la Estación Espacial Internacional.

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Ciencia

Hubble desvela una explosión cósmica

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MADRID, 26 Sep. (EUROPA PRESS) – Una capa de gas espeso y polvo rodea a una estrella joven y brillante a más de 9.000 años luz de distancia en la constelación de Tauro, en esta imagen del Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA.

Este objeto, que los astrónomos conocen como IRAS 05506+2414, puede ser un ejemplo de un evento explosivo causado por la interrupción de un sistema estelar joven y masivo, informa la NASA.

Los discos giratorios de material que rodean a una estrella joven generalmente se canalizan hacia salidas gemelas de gas y polvo de la estrella. Sin embargo, en el caso de IRAS 05506+2414, un chorro de material en forma de abanico que viaja a velocidades de hasta 350 kilómetros por segundo se está extendiendo desde el centro de esta imagen.

Los astrónomos recurrieron a la Wide Field Camera 3 del Hubble para medir la distancia a IRAS 05506+2414. Si bien es posible medir la velocidad del material que se aleja de la estrella, los astrónomos no pueden decir a que distancia de la Tierra está realmente la estrella con una sola observación. Para determinar la distancia de la estrella, midieron la distancia que recorre el flujo de salida entre imágenes sucesivas. De allí podrían inferir la distancia al IRAS 05506+2414.

Conocer su distancia permite a los astrónomos determinar cómo de brillante es la estrella y cuánta energía emite y, por lo tanto, estimar su masa, información vital para determinar el origen del flujo inusual de esta brillante estrella joven.

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