El algoritmo cuántico de Shor implementado en un chip cuántico con tecnologías fotónicas

Factorizar el número 15 parece una trivialidad. Factorizar el número 15 con un ordenador cuántico que implemente el algoritmo de Peter Shor no es fácil, pero se ha logrado con un gran número de tecnologías. En la mayoría de los casos, dichas tecnologías no son fácilmente escalables a la factorización por dicho algoritmo de números más grandes. Alberto Politi et al. han logrado hacerlo utilizando un chip (circuito integrado) con tecnologías fotónicas. En esta implementación, la mayor limitación es que el algoritmo de Shor ha de ser “compilado” (según los autores), yo diría que “expandido” (desarrollando todos su bucles de forma explícita), lo que para números con un mayor número de cubits requiere un coste muy alto. Sin embargo, las tecnologías fotónicas utilizadas parece que ofrecen una nueva vía para la escalabilidad de los ordenadores cuánticos. El artículo técnico es Alberto Politi, Jonathan C. F. Matthews, Jeremy L. O’Brien, “Shor’s Quantum Factoring Algorithm on a Photonic Chip,” Science 325: 1221, 4 September 2009.

Para los que sepáis algo de computación cuántica, la figura que abre esta entrada es autoexplicativa. Para los demás, no entraré en más detalles. Sólo quisiera recordar que a mí se me antoja que las tecnologías de computadores cuánticos basados en redes de guías de ondas (chips fotónicos) tienen un futuro muy alagüeño, sobre todo porque permiten realizar computadores cuánticos a temperatura ambiente, y nos ofrecerán sorpresas importantes en los próximos años. Abajo os dejo la foto del chip fotónico utilizado, para los curiosos.

PS (11 nov 2009): El artículo ya está disponible gratis en ArXiv para los que no tengan acceso a Science.

La amígdala cerebral es la responsable de que no borremos las huellas de nuestros traumas infantiles

 

¿Por qué los traumas y miedos infantiles se graban en nuestra memoria y reaparecen espontáneamente durante nuestra vida como adultos? Un problema clínico de gran magnitud, cuya única solución parecer ser la terapia psicoanalista. En un futuro puede cambiar. Gogolla et al. publican en Science un artículo en el que han encontrado una razón fisiológica para que los traumas resistan la huella del olvido: el entorno extracelular de las neuronas de la amígdala cerebral. Lo han descubierto en ratones de laboratorio estudiando los proteoglicanos de condroitín sulfato de la matriz extracelular. Adultos que carecen de ellos recuerdan miedos y traumas cual si fueran jóvenes infantes. Nos lo cuenta Tommaso Pizzorusso, “Neuroscience: Erasing Fear Memories,” Science 325: 1214-1215, 4 September 2009, haciéndose eco del artículo de Nadine Gogolla et al., “Perineuronal Nets Protect Fear Memories from Erasure,” Science 325: 1258-1261, 4 September 2009.

La incapacidad para borrar los miedos y traumas “infantiles” en los ratones de laboratorio se observan durante sus primeros días de vida, en especial durante los primeros 17 días de vida. A partir de los 23 días del nacimiento, esta incapacidad desaparece y los mecanismo de borrado de la memoria estos miedos actúan con normalidad. Se sabía que la amígdala cerebral era importante en este proceso, pero se desconocían los detalles. El nuevo estudio abre una ventana para entenderlos. En la amígdala cerebral, uno de los componentes más importantes de la matriz extracelular de las neuronas corticales son los proteoglicanos de condroitín sulfato. El estudio de Gogolla et al. ha determindo que la maduración de esta matriz extracelular es la responsable de la finalización del periodo en el que los miedos “infantiles” no pueden borrarse de la memoria de los ratones. Más aún, han inyectado en ratones adultos condroitinasas ABC, capaces de eliminar los proteoglicanos de condroitín sulfato, y han observado que pueden provocarles miedos y traumas que permanecen en su memoria durante toda su vida.

Por supuesto, este estudio es un primer paso y se requieren futuros estudios para determinar los detalles bioquímicos y moleculares de la acción de estas substancias en la amígdala cerebral, que podrían llevar a vías terapéuticas farmacológicas para evitar y/o minimizar los traumas infantiles en humanos.

El origen de los cometas de periodo largo está mucho más cerca del Sol de lo que se creía

Se pensaba que el origen de los cometas de periodo largo, que producen bellas colas cuando se aproximan al Sol a una distancia menor que la órbita terrestre, una unidad astronómica (UA), se encontraba entre 20.000 y 100.000 UA. Sin embargo, Kaib y Quinn publican en Science un estudio que demuestra que es mucho más cercano, entre 3.000 y 10.000 UA, gracias a simulaciones por ordenador. Estos cometas se originan en la nube de Oort (descubierta por Jan Oort en 1950) donde se encuentran más de un billón de objetos. El nuevo resultado científico indica que la gran mayoría de los cometas que se acercan al Sol corresponden a objetos que se encuentran en la parte interior de la nube de Oort, la más cercana al Sol. Un resultado sorprendente para muchos ya que implica que la gravedad del plano de nuestra galaxia, la Vía Láctea, influye significativamente en los cometas de periodo largo y es clave para explicar el resultado observado. Nos lo cuenta Martin Duncan, “Re-viewing an Old Comet Reservoir,” Science 325: 1211-1212, 4 September 2009, haciéndose eco del artículo técnico Nathan A. Kaib, Thomas Quinn, “Reassessing the Source of Long-Period Comets,” Science 325: 1234-1236, 4 September 2009.

Se creía que el origen de los cometas de periodo largo no podía estar en la parte más cercana de la nube de Oort por la siguiente razón. Si el Sol fuera el único cuerpo masivo del universo, cada cometa lo orbitaría una vez por periodo en una órbita elíptica fija, moviéndose desde el mismo perihelio (punto más cercano al Sol) al mismo afelio (punto más alejado al Sol). Sin embargo, la gravedad del plano de nuestra galaxia ejerce una influencia importante en los cometas cuando estos se encuentran cerca de su afelio, aunque prácticamente su efecto es nulo cerca del perihelio. Se sabe que el perihelio de los cometas de periodo larga cambia de un periodo a otro debido a la influencia de Júpiter y Saturno cuando se encuentran entre 15 UA y 1 UA. Al casar esta reducción tan rápida del perihelio con las perturbaciones galácticas cerca del afelio resulta que el afelio de estos cometas debería estar a unas 40.0000 UA, es decir, las cometas pasarían la mayor parte de su vida en la parte más externa de la nube de Oort, la más alejada del Sol.

El estudio de Kaib y Quinn ha descubierto un nuevo mecanismo por el cual los cometas de periodo largo podrían comportarse como se observa experimentalmente pero pasando la mayor parte de vida en la parte más interna de la nube de Oort. Los cometas pasarían por tres etapas de su vida. En la primera, los cometas de la parte más interna de la nube de Oort por influencia gravitatoria del plano galáctico reducirían su perihelio hasta una órbita próxima a Saturno. En la segunda, la influencia gravitatoria de este planeta catapultaría al cometa hasta una afelio en la parte más externa de la nube de Oort. Y en la tercera y última fase, la influencia del plano galáctico reduciría el perihelio hasta una distancia cercana a la órbita de la Tierra. Las simulaciones por ordenador parecen indicar que este mecanismo es mucho más probable de lo podría pensarse y la gran mayoría de los cometas de periodo largo deben haberlo sufrido. Por ejemplo el planeta enano o plutoniano llamado Sedna (perihelio cerca de 80 UA y afelio cerca de 1.000 UA) sigue una órbita que indica que está sufriendo el mecanismo que acabamos de describir.

Ahora es el turno de los astrónomos observacionales (como Pan Starrs y Large Synoptic Survey Telescope) que tendrán que confirmar o rebatir esta nueva propuesta teórica. Los límites del sistema solar todavía ofrecen muchos secretos y darán mucho que hablar en los próximos años.