Desde que Google afirmó en 2019 la ventaja cuántica de su procesador Sycamore al realizar tareas específicas más rápido que las computadoras clásicas, se ha generado un interés creciente en explorar los beneficios prácticos de la computación cuántica. Sin embargo, hasta ahora, las aplicaciones en el mundo real han sido limitadas. Este concurso busca cambiar ese panorama al incentivar la creación de algoritmos cuánticos que aborden desafíos concretos y relevantes para la sociedad.

La convocatoria para participar en XPRIZE Quantum Applications se abrió el 4 de marzo de 2024, marcando el inicio de un período emocionante en el cual equipos de diversas procedencias podrán inscribirse y competir por el premio de 5 millones de dólares.

El periodo de registro inicial cerrará el 30 de junio de 2024, aunque se permitirán nuevas incorporaciones a lo largo de la competencia, mediante rondas de comodines antes de las fases I y II.

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La competencia se llevará a cabo a lo largo de tres fases, con oportunidades para equipos innovadores que deseen unirse incluso después del periodo de registro inicial. Las fechas y procedimientos para los equipos comodines se comunicarán con antelación en las Reglas y Reglamentos de cada fase, proporcionando una oportunidad única para que nuevas ideas se integren a la competencia.

El proceso de registro es accesible para cualquier persona o entidad interesada en participar. Todos los equipos potenciales deben crear un perfil gratuito en la Plataforma de Operaciones de Premios (POP) de XPRIZE, que sirve como el centro de interacción para los competidores durante el ciclo de vida del premio. La creación del equipo implica completar un formulario y, posteriormente, pagar la tarifa de inscripción, firmar el acuerdo del competidor y cumplir con todas las actividades requeridas.

Es importante que los participantes tengan en cuenta que la creación del perfil de equipo no constituye el registro final; este se completa únicamente cuando se cumplen todos los requisitos mencionados anteriormente. Además, la propiedad intelectual generada durante la competencia será conservada por los equipos participantes.

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Los participantes en esta competencia pueden provenir de diversos ámbitos, como nuevas empresas, grupos universitarios, empresas de todos los tamaños, estudiantes de secundaria, familias e individuos. La diversidad de participantes refleja la creencia de XPRIZE en que cualquier persona puede tener ideas innovadoras.

Cabe mencionar que los equipos conservarán la propiedad intelectual de cualquier tecnología, técnica o proceso de integración de datos desarrollado durante la competencia, garantizando la confidencialidad de la información a menos que se especifique lo contrario.

La fecha límite para la presentación de tecnologías, métodos o recursos es crucial para que los equipos cumplan con los requisitos de propiedad intelectual. Cada equipo debe poseer o tener los derechos de licencia adecuados sobre todas las tecnologías incluidas en sus envíos.

Imagen: Archivo ENTER.CO

No nos pongamos demasiado profundos con el asunto y pasemos a la noticia que nos reúne en este artículo. Como se dijo anteriormente, las entidades a cargo del Event Horizont Telescop (EHT), que se compone por ocho radiotelescopios y observatorios alrededor del mundo, iban a hacer un anuncio este 10 de abril. Entonces, se especuló con que mostrarían la primera imagen real, tomada por el hombre, de un agujero negro, luego de conocerse que estaban trabajando en acercarse precisamente al horizonte de sucesos.

Se pensó que, como el EHT observa regularmente el agujero negro supermasivo Sagitario A*, ubicado en el centro de nuestra galaxia, la imagen que veríamos sería de ese agujero. Sin embargo, la imagen que mostraron este viernes, en una serie de seis artículos publicados en un número especial del The Astrophysical Journal Letters, corresponde a un agujero negro más supermasivo que el Sagitario A*, ubicado en la galaxia Messier 87 (o M87), en la constelación de Virgo, a 55 millones de años luz de la Tierra, como explica la página del Event Horizon Telescope.

Danos tu mejor sonrisa, agujerito

Scientists have obtained the first image of a black hole, using Event Horizon Telescope observations of the center of the galaxy M87. The image shows a bright ring formed as light bends in the intense gravity around a black hole that is 6.5 billion times more massive than the Sun pic.twitter.com/AymXilKhKe

— Event Horizon 'Scope (@ehtelescope) April 10, 2019

Allí explican que el agujero tiene una masa 6.500 millones de veces mayor a la de nuestro Sol. Algo incluso más grande que todo nuestro sistema solar, como explica el profesor Heino Falcke, de la Universidad de Rabdoud, en Holanda, a BBC Mundo. La fotografía, que algunos pueden descalificar, argumentando que se ve difusa (a pesar del gran logro que supone), nos muestra un anillo de luz o fuego, formado por las curvas gravitacionales del agujero negro, que se ve justo en el centro del anillo de fuego, que no es otra cosa que gases supercalentados que están cayendo al agujero.

Conseguir esa imagen de un objeto tan lejano no es una tarea fácil. Se logra mediante un proceso llamado interferometría de base muy larga, que consiste en analizar, sintetizar y unir la información entregada por datos de frecuencia de luz de los ocho observatorios. Son petabytes de datos que tuvieron que ser almacenados en cientos de discos duros, que fueron transportados en avión a un centro de procesamiento en Boston (Estados Unidos) y Bonn (Alemania), donde el grupo de científicos trabajó para sintetizarlos y lograr la imagen que nos presentaron hoy.

Lee más sobre agujeros negros en este enlace.

La imagen es un hecho histórico para la ciencia, porque se creía imposible, prueba realmente que los agujeros negros existen y permite estudiar y conocer más de nuestro gran hogar, el Universo. Este logro se obtuvo gracias al trabajo de varios años, hecho por más de 200 científicos, que, uniendo los ocho radiotelescopios, formaron uno del tamaño de la Tierra con una sensibilidad y resolución únicas.

Esa colaboración también es importante porque indica que, como reza el dicho, “la unión hace la fuerza” y que, en colaboración, podemos lograr cosas increíbles e importantes. De hecho, los científicos a cargo del EHT, que se creó precisamente para observar y tomar imágenes de agujeros negros, esperan obtener y mostrarnos una foto del Sagitario A* (Sgr A*).

Imágenes: Event Horizont Telescop.

También sabemos que el campo gravitatorio de los agujeros negros es tan fuerte que nada puede escapar de ella, ni siquiera la luz. Sin embargo, Stephen Hawking sostenía que también emiten radiación. Como estos, hay un montón de estudios y teorías alrededor de los agujeros, unos más reales que otros. La ciencia ficción, por ejemplo, supone que al atravesar un agujero negro nos encontraremos con universos paralelos, aunque la ciencia asegura que pueden ser una especie de atajo en el espacio-tiempo.

Cualquiera que sea el caso, hasta ahora solo hemos conocido imágenes lejanas o ilustraciones de los agujeros negros. Sin embargo, el Observatorio Europeo Austral (ESO), la más importante organización astronómica de Europa, indicó que desde este viernes está trabajando para acercarse al horizonte de eventos (o sucesos) de un agujero negro para tomar una imagen que mostraría el momento justo en el que se traga la luz de un halo de gas que se arremolina justo después de ese horizonte de eventos, como explica Science News.

Sonríe, agujerito

La imagen se tomaría gracias al Event Horizont Telescope (EHT), que se compone de ocho observatorios alrededor del mundo, conectados a una red masiva, que se encargan de monitorear constantemente dos agujeros negros en la Vía Láctea: uno supermasivo ubicado en la galaxia M87, a 53,5 millones de años luz de la Tierra, y el el Sagitario A*, un agujero supermasivo, un poco más pequeño que el otro, que se encuentra en el centro de la galaxia, como añade ese mismo medio, en otra nota.

Lee más sobre agujeros negros en este enlace.

La fotografía (que sería precisamente del Sagitario A*) o, al menos, los resultados obtenidos al tomarla y durante toda la observación hecha con el EHT, serían presentados el próximo 10 de abril en seis conferencias simultáneas alrededor del mundo, como indica la página web del EHT. Esa imagen es importante para la ciencia porque sería la primera que veremos del horizonte de eventos, lo que probaría, además, su existencia, como señala ABC.

De esta forma los científicos podrán estudiar más a profundidad la relatividad y la gravedad, y su funcionamiento en la ciencia cuántica, o sea, en ese mundo de las cosas más pequeñas que componen el Universo. Sí, el Reino Cuánto, pero de verdad, no de Marvel, ‘Ant-Man’ y ‘Avengers’.

Imágenes: scyther5 (vía iStock)

Si recordamos nuestros años de colegio, los profesores repetían: hay tres estados de la materia, sólido, líquido y gaseoso. Sin embargo, desde hace varias décadas muchos científicos se han dedicado a demostrar que hay muchos más que estos tres. Recientemente se agregó el plasma, como el cuarto estado. Y un grupo de científicos está trabajando para demostrar la existencia de los ‘supersólidos’.

Sin embargo hoy un nuevo estado fue anunciado por un grupo de científicos de la Universidad de Cambridge. Los programas de ciencias tendrán que agregar otro estado misterioso recién descubierto llamado ‘líquido de spin cuántico’, según informó Science Daily.

Este estado fue predicho hace 40 años, pero solo hasta ahora los científicos pudieron encontrarlo en materiales reales en 2D. El doctor Johannes Knolle, uno de los coautores del reporte, explicó que este nuevo estado de la materia no es nuevo en las teorías científicas, pero que nunca se había visto.

El ‘líquido de spin cuántico hace que los electrones se partan en pedazos. Los electrones hacen parte de los átomos y desde hace muchas décadas se creía que eran indivisibles. Según el nuevo reporte los ‘líquidos de spin cuántico’ son estados que posiblemente se ocultan en ciertos materiales magnéticos, pero aún no se han observado concretamente en la naturaleza.

Los investigadores de este descubrimiento compararon las muestras de partículas fraccionadas (llamadas ‘Majorana fermions’) con materiales en 2D que tienen una estructura similar al grafeno (un material de carbón parecido al grafito). En esas comparaciones encontraron que una de las pruebas demostraba el modelo teórico ‘Kitaev’ del ‘líquido de spin cuántico’.

Una de las propiedades de este nuevo estado es una muy buena noticia para la ciencia. Se trata de fraccionamiento de los electrones. Esta característica podría ser usada para construir bloques de computadores cuánticos, los cuales se usan en instituciones como la Nasa para resolver problemas y cálculos complejos de una forma más eficiente y rápida que un computador convencional.

Para intentar entender un poco cómo los investigadores pudieron ver este nuevo estado, debemos tener en cuenta que en un material magnético típico hay electrones que se comportan como pequeños imanes. Cuando un material se enfría lo suficiente, estos ‘imanes’ se organizan entre sí de manera que todos los polos magnéticos quedan alineados en una misma dirección.

Pero cuando un material magnético contiene un estado de líquido spin, incluso si se enfría al cero absoluto (-273 grados centígrados) los pequeños imanes de sus electrones no se alinean, sino que se revuelven como en una especie de ‘sopa cuántica’.

La investigación fue realizada por Knolle, el doctor Dmitry Kovrizhin, ambos liderados por el doctor Arnab Banerjee, y el doctor Stephen Nagler.

Para este descubrimiento usaron técnicas de ‘dispersión de neutrones’, la cual se usa para investigar los movimientos atómicos y moleculares. Con estas técnicas buscaron encontrar evidencia de la fraccionalización en un material llamado ‘alpha-ruthenium chloride’ (a-RuCl3). Los investigadores probaron las propiedades magnéticas de ese material iluminandolo con neutrones, y luego observaron los patrones de ondulación que producían los neutrones cuando se dispersaban de la muestra.

Sehún Khoelle esta es una nueva adición a las escasas herramientas que se tiene para entender los estados cuánticos de la materia.

Imagen: University of Cambridge.