Los físicos Andrew Cleland y John Martinis de la Universidad de California en Santa Bárbara y sus colegas diseñaron la máquina - una diminuta paleta metálica de semiconductor, visible a plena vista - y la hicieron que bailara con un ritmo cuántico. Primero, enfriaron la paleta hasta que alcanzó su "estado fundamental", o el estado energético más bajo permitido por las leyes de la mecánica cuántica (una meta perseguida desde hace tiempo por los físicos). Luego, ellos elevaron la energía de la pequeña aplicación por un solo quántum para producir un estado de movimiento puramente cuántico-mecánico. Ellos inclusive lograron poner el aparato en ambos estados al mismo tiempo, por lo que literalmente vibró un poquito y mucho al mismo tiempo-un fenómeno rarísimo permitido por las extrañas reglas de la mecánica quántica.
Science y la sociedad científica no lucrativa que la publica, la AAAS, reconocen a esta primera máquina cuántica como el Descubrimiento del Año en el 2010. Ellos también han recopilado otros nueve importantes logros científicos del año pasado en una lista de los 10 primeros, apareciendo en un reportaje especial en el ejemplar del 17 de diciembre del 2010. Adicionalmente, los reporteros y editores de Science han elegido poner el reflector sobre las "Visiones de la Década" que han transformado el panorama de la ciencia en el siglo XXI.
"El Descubrimiento del Año de este año representa la primera vez que los científicos han demostrado efectos cuánticos en el movimiento de un objeto hecho por el hombre, dijo Adrian Cho, reportero de Science. "A nivel conceptual es estupendo porque extiende la mecánica cuántica a todo un nuevo mundo. A nivel práctico, abre una variedad de posibilidades que van desde nuevos experimentos que unen el control cuántico sobre la luz, corrientes eléctricas y movimiento, hasta, quizá algún día, pruebas de los límites de la cuántica mecánica y nuestro sentido de la realidad".
La máquina cuántica comprueba que los principios de la mecánica cuántica pueden aplicarse al movimiento de objetos macroscópicos, así como partículas atómicas y subatómicas. Provee el primer paso clave hacia obtener control completo sobre las vibraciones de un objeto a nivel cuántico. Dicho control sobre el movimiento de un aparato creado por ingeniería, debería permitir a científicos manipular esos minúsculos movimientos, en mucho tal y como actualmente controlan corrientes eléctricas y partículas de luz. A cambio, esa capacidad podría conllevar a nuevos artefactos para controlar los estados cuánticos de la luz, los detectores ultra-sensibles de fuerza y, finalmente, investigaciones de los límites de la mecánica cuántica y nuestro sentido de la realidad. (Esta grandiosa última meta podría ser lograda mediante intentar poner un objeto macroscópico en un estado en el que está literalmente en dos lugares ligeramente distintos al mismo tiempo - un experimento que podría revelar precisamente por qué algo tan grande como un humano no puede estar en dos lugares al mismo tiempo).
"Hay que tener en cuenta que, los físicos no han logrado un estado de dos-lugares-al-mismo-tiempo con un objeto diminuto como este", dijo Cho. "Pero ahora que han alcanzado el estado más simple del movimiento cuántico, parece mucho más obtenible -más una cuestión de 'cuándo' que de 'si se puede'."
La lista de los otros nueve logros innovadores de 2010 según Science es la siguiente:
Finalmente, para celebrar el final de la presente década, reporteros y editores de noticias de Science han dado un paso atrás de su reporteo semanal para echar un vistazo más amplio a 10 de las visiones científicas que han cambiado la cara de la ciencia desde el amanecer del nuevo milenio. Una lista de estas 10 "Visiones de la Década" es la siguiente:
Science y la sociedad científica no lucrativa que la publica, la AAAS, reconocen a esta primera máquina cuántica como el Descubrimiento del Año en el 2010. Ellos también han recopilado otros nueve importantes logros científicos del año pasado en una lista de los 10 primeros, apareciendo en un reportaje especial en el ejemplar del 17 de diciembre del 2010. Adicionalmente, los reporteros y editores de Science han elegido poner el reflector sobre las "Visiones de la Década" que han transformado el panorama de la ciencia en el siglo XXI.
"El Descubrimiento del Año de este año representa la primera vez que los científicos han demostrado efectos cuánticos en el movimiento de un objeto hecho por el hombre, dijo Adrian Cho, reportero de Science. "A nivel conceptual es estupendo porque extiende la mecánica cuántica a todo un nuevo mundo. A nivel práctico, abre una variedad de posibilidades que van desde nuevos experimentos que unen el control cuántico sobre la luz, corrientes eléctricas y movimiento, hasta, quizá algún día, pruebas de los límites de la cuántica mecánica y nuestro sentido de la realidad".
La máquina cuántica comprueba que los principios de la mecánica cuántica pueden aplicarse al movimiento de objetos macroscópicos, así como partículas atómicas y subatómicas. Provee el primer paso clave hacia obtener control completo sobre las vibraciones de un objeto a nivel cuántico. Dicho control sobre el movimiento de un aparato creado por ingeniería, debería permitir a científicos manipular esos minúsculos movimientos, en mucho tal y como actualmente controlan corrientes eléctricas y partículas de luz. A cambio, esa capacidad podría conllevar a nuevos artefactos para controlar los estados cuánticos de la luz, los detectores ultra-sensibles de fuerza y, finalmente, investigaciones de los límites de la mecánica cuántica y nuestro sentido de la realidad. (Esta grandiosa última meta podría ser lograda mediante intentar poner un objeto macroscópico en un estado en el que está literalmente en dos lugares ligeramente distintos al mismo tiempo - un experimento que podría revelar precisamente por qué algo tan grande como un humano no puede estar en dos lugares al mismo tiempo).
"Hay que tener en cuenta que, los físicos no han logrado un estado de dos-lugares-al-mismo-tiempo con un objeto diminuto como este", dijo Cho. "Pero ahora que han alcanzado el estado más simple del movimiento cuántico, parece mucho más obtenible -más una cuestión de 'cuándo' que de 'si se puede'."
La lista de los otros nueve logros innovadores de 2010 según Science es la siguiente:
Biología Sintética:
En un momento definitorio para la biología y la biotecnología, los investigadores construyeron un genoma sintético y lo usaron para transformar la identidad de una bacteria. El genoma reemplazó el ADN de la bacteria por lo que este produjo una nueva serie de proteínas - un logro que provocó una sesión del Congreso sobre biología sintética. En el futuro, investigadores imaginan genomas sintéticos que son hechos a la medida para generar biocombustibles, farmacéuticos u otros químicos útiles.Genoma de Neandertal:
Investigadores secuenciaron el genoma de Neandertal a partir de los huesos de tres hembras Neandertales que vivieron en Croacia en algún momento hace entre 38,000 y 44,000 años. Nuevos métodos de secuenciación de fragmentos degradados de ADN permitieron a los científicos hacer las primeras comparaciones directas entre el genoma humano moderno y aquel de nuestros ancestros Neandertales.Profilaxis HIV:
Dos pruebas de prevención de VIH de estrategias diferentes, novedosas reportaron éxito inequívoco: un gel vaginal que contiene el medicamento anti-VIH tenofovir redujo las infecciones de VIH en mujeres por un 39 por ciento y una profilaxis pre-exposición oral resultó en 43.8 por ciento menos infecciones con VIH en un grupo de hombres y mujeres transgénero que tienen relaciones sexuales con hombres.Secuenciación del Exoma/ Raros Genes de Enfermedad:
Al secuenciar sólo los exones de un genoma, o la más diminuta porción que de hecho codifica proteínas, investigadores que estudian raras enfermedades hereditarias provocadas por un solo gen defectuoso fueron capaces de identificar mutaciones específicas detrás de al menos una docena de enfermedades.Simulaciones de Dinámica Molecular:
Simular los giros que las proteínas llevan a cabo conforme se doblan ha sido una pesadilla combinatoria. Ahora, investigadores han aprovechado la energía de una de las computadoras más poderosas del mundo para rastrear los movimientos de átomos en una pequeña proteína plegable por un periodo de tiempo 100 veces mayor que cualquier esfuerzo previo.Simulador Cuántico:
Para describir lo que ven en el laboratorio, los físicos cocinan teorías con base en ecuaciones. Esas ecuaciones pueden ser endemoniadamente difíciles de resolver. Este año, sin embargo, los investigadores descubrieron un atajo al fabricar simuladores cuánticos - cristales artificiales en los que puntos de luz láser juegan el papel de iones y los átomos atrapados en la luz sustituyen a los electrones. Los artefactos proveen respuestas rápidas a problemas teóricos en la física de materia condensada y ellos podrían eventualmente ayudar a resolver misterios tales como la superconductividad.Genómica de la Siguiente Generación:
Tecnologías de secuenciación más rápidas y baratas están haciendo posibles estudios de muy grande escala tanto de ADN tanto antiguo como moderno. El Proyecto de los 1,000 Genomas, por ejemplo, ya ha identificado gran parte de la variación del genoma que nos hace únicamente humanos - y otros proyectos en producción están en marcha para revelar mucho más de la función del genoma.Reprogramación del ARN:
La reprogramación de células - que retrasan sus relojes de desarrollo para que se comporten como "células madre" no especializadas en el embrión -se han vuelto una técnica estándar de laboratorio para estudiar enfermedades y desarrollo. Este año, los investigadores hallaron la manera para hacerlo utilizando ARN sintético. Comparada con métodos previos, la nueva técnica es dos veces más rápida, 100 veces tan eficiente y potencialmente segura para su uso terapéutico.El Retorno de la Rata:
Los ratones dominan el mundo de los animales de laboratorio, pero para varios propósitos los investigadores preferirían usar ratas. Es más fácil trabajar con ratas y anatómicamente son más similares a los seres humanos; su único inconveniente es que los métodos utilizados para hacer "ratones nocaut" -animales hechos a la medida por investigación mediante el tener genes específicos discapacitados - no funcionan con ratas. Una oleada de investigación este año, sin embargo, promete traer "ratas nocaut" al laboratorio en gran escala.Finalmente, para celebrar el final de la presente década, reporteros y editores de noticias de Science han dado un paso atrás de su reporteo semanal para echar un vistazo más amplio a 10 de las visiones científicas que han cambiado la cara de la ciencia desde el amanecer del nuevo milenio. Una lista de estas 10 "Visiones de la Década" es la siguiente:
El Genoma Obscuro:
Los genes solían llevarse toda la gloria. Ahora, sin embargo, investigadores reconocen que estas regiones codificadoras de proteínas del genoma sólo representan 1.5 por ciento del total. El resto del genoma, incluyendo pequeños ARNs codificadores y no codificadores - previamente descartados como "desperdicio" - están probando ser justo tan importantes como los genes.Cosmología de Precisión:
Durante la pasada década, los investigadores han deducido una receta muy precisa del contenido del universo, el cual consiste de materia ordinaria, materia obscura y energía oscura; así como instrucciones para juntar todo. Estos avances han transformado la cosmología en una ciencia de precisión con una teoría estándar que ahora deja muy poco espacio de maniobra para otras ideas.Biomoléculas Antiguas:
El entender que las "biomoléculas" como el antiguo ADN y el colágeno pueden sobrevivir por decenas de miles de años y proveen importante información sobre plantas, animales y humanos muertos desde hace tiempo, proveen una gran ayuda a la paleontología. Análisis de estas diminutas máquinas del tiempo ahora pueden revelar adaptaciones anatómicas que la evidencia esquelética simplemente no puede proveer, tales como el color de las plumas de un dinosaurio o cómo los mamuts lanudos soportaron el frío.Agua en Marte:
Media docena de misiones a Marte durante la pasada década han aportado evidencia clara de que el Planeta Rojo alguna vez tuvo suficiente agua -ya fuera sobre él o solamente dentro de él-para alterar formaciones rocosas y, posiblemente sostener vida. Esta agua marciana estaba presente probablemente alrededor de la época en que la vida comenzaba a aparecer en la Tierra, pero aún hay suficiente humedad en Marte para alentar a los científicos que buscan microbios vivos, que respiran.Reprogramando Células:
Durante la pasada década, la noción de que el desarrollo es una vía en un solo sentido, ha sido puesta de cabeza. Ahora, los investigadores han descubierto cómo "reprogramar" células completamente desarrolladas en las tan llamadas células pluripotentes que recobran su potencial para volverse cualquier tipo de célula en el cuerpo. Esta técnica ha sido ya utilizada para marcar líneas celulares de pacientes con enfermedades raras, pero finalmente, los científicos esperan cultivar células de reemplazo, tejidos y órganos.Los Microbiomas:
Un cambio mayor en la manera en que vemos a los microbios y virus que consideran el cuerpo humano como su hogar ha dirigido a los investigadores al concepto del microbioma - o los genomas colectivos del anfitrión y las otras criaturas que viven en o dentro de él. Dado que 90 por ciento de las células en nuestros cuerpos son de hecho microbióticas, los científicos están empezando a entender qué tanta energía absorbemos de nuestros alimentos y cómo nuestros sistemas inmunológicos responden a infecciones.Exoplanetas:
En el año 2000, los investigadores estaban conscientes de sólo 26 planetas fuera de nuestro sistema solar. Para 2010, ese número había brincado a 502 -y aún contando. Con tecnologías emergentes, los astrónomos esperar encontrar abundantes planetas tipo la Tierra en el universo. Pero por ahora, los tamaños y órbitas de planetas más grandes que ya han sido descubiertos están revolucionando la comprensión de los científicos sobre cómo los sistemas planetarios se forman y evolucionan.Inflamación:
Hace no mucho, la inflamación era conocida como el simple compinche de nuestra maquinaria de sanación, asentándose brevemente para ayudar a las células inmunológicas a reconstruir daño al tejido provocado por trauma o infección. Hoy, sin embargo, los investigadores creen que la inflamación también es un motor detrás de enfermedades crónicas que eventualmente nos matarán a todos, incluyendo cáncer, enfermedad de Alzheimer, ateroesclerosis, diabetes y obesidad.Meta-Materiales:
Mediante la síntesis de materiales ópticos con propiedades no convencionales y sintonizables, físicos e ingenieros han sido pioneros en nuevas maneras para guiar y manipular la luz, creando lentes que desafían los límites fundamentales sobre la resolución. Ellos incluso comenzaron a construir "mantos" que pueden volver a un objeto invisible.Cambio Climático:
Durante la pasada década, los investigadores han solidificado algunos hechos fundamentales alrededor del cambio climático global: El mundo se está calentando, los humanos están detrás del calentamiento y los procesos naturales de la Tierra probablemente no desacelerarán ese calentamiento. Pero, los próximos 10 años determinarán cómo científicos y formadores de política proceden con esta información vital.
No hay comentarios:
Publicar un comentario