Tag Archives: ciencias exactas

La mujer también cuenta en el avance de las matemáticas

 
Facebooktwittergoogle_plusmail

mujer

30 de julio de 2015

Manizales, jul. 27 de 2015 – Agencia de Noticias UN- Con un foro que destacó el rol de la mujer colombiana en el desarrollo de las matemáticas del país, terminó el XX Congreso Colombiano de Matemáticas, que se llevó a cabo en la Sede Manizales. Continue reading La mujer también cuenta en el avance de las matemáticas

Experimenta Alfred U´Ren, del ICN de la UNAM, con aplicaciones potenciales de la óptica cuántica.

 
Facebooktwittergoogle_plusmail
31 de octubre de 2013

En su laboratorio del Instituto de Ciencias Nucleares desarrolla fuentes de luz no-clásica, útiles en la computación cuántica
En su laboratorio del Instituto de Ciencias Nucleares desarrolla fuentes de luz no-clásica, útiles en la computación cuántica

En su laboratorio del Instituto de Ciencias Nucleares desarrolla fuentes de luz no-clásica, útiles en la computación cuántica.
Por este trabajo obtuvo el Premio de Investigación 2013 de la Academia Mexicana de Ciencias, en el área de Ciencias Exactas.

La transmisión y procesamiento de información efectuados de forma radicalmente más eficiente en comparación con métodos basados en la física clásica, constituyen posibles aplicaciones para la óptica cuántica. Se trata de un área de la física que podría revolucionar la computación y la criptografía.

Experto en óptica cuántica, Alfred Barry U´Ren Cortés, doctor en física e investigador del Instituto de Ciencias Nucleares (ICN) de la UNAM, encabeza uno de los pocos laboratorios experimentales del país en ese campo del conocimiento.

Dentro de la instalación de paredes negras, donde dispositivos precisos emiten, controlan, dirigen y detectan haces de luz, el científico desarrolla procesos cuánticos para generar fuentes de luz no-clásica, útiles en la computación cuántica.

Por esa labor, U´Ren Cortés fue distinguido con el Premio de Investigación 2013 de la Academia Mexicana de Ciencias (AMC), en el área de Ciencias Exactas, que cada año se otorga a cinco científicos menores de 40 años, provenientes de diversas áreas del conocimiento (exactas, naturales, sociales, humanidades e ingeniería y tecnología).

“Es un honor, se trata de un premio nacional en el que compiten investigadores de todo el país. El jurado pudo considerar el hecho de haber desarrollado un laboratorio con posibilidades de hacer ciencia de primer mundo en un área que hoy tiene gran importancia”, dijo.

Desde que estudió la licenciatura en la Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Iztapalapa, U’Ren Cortés se interesó en combinar la teoría con la experimentación y la fortaleció al cursar el doctorado en la Universidad de Rochester, un sitio con gran tradición en óptica, donde convergen exitosamente la academia y la industria.

“Aunque mi área de investigación es de ciencia básica, experimental, me interesa explorar posibles aplicaciones, eventualmente generar patentes y fomentar la creación de empresas tecnológicas basadas en la investigación que se hace en la UNAM”, comentó.

Hasta ahora, en Europa y Estados Unidos existen algunas empresas que producen y comercializan dispositivos de criptografía cuántica, que se podrían considerar la aplicación más madura de la óptica cuántica.

“La idea es que se pueden enviar mensajes de manera absolutamente segura, pues las mismas leyes de la física garantizan que las acciones de un posible espía quedan al descubierto”, explicó.

Parejas de fotones en fibra óptica

Desde 2008, en el Laboratorio de Óptica Cuántica del ICN, el doctor en física y sus colegas (un técnico académico, un investigador posdoctoral y siete estudiantes de licenciatura, maestría y doctorado) experimentan con procesos cuánticos en medios ópticos no lineales. “Generamos parejas de fotones aisladas en el tiempo, pues se produce una y, después de un lapso, otra”, detalló.

Una vertiente de su investigación emplea la generación de parejas de fotones en cristales no lineales. “Es una técnica que se utiliza desde hace 40 años, pero tiene la desventaja de que la región de interacción (es decir, donde se pueden generar parejas de fotones) es corta, usualmente de menos de un centímetro”, aclaró.

La otra vertiente (implementada experimentalmente por primera vez hace unos 12 años) produce parejas de fotones en fibras ópticas, lo que tiene ventajas, pues este tipo de fuentes de luz no clásica se pueden compatibilizar con las redes de fibra óptica que ya se encuentran instaladas en el mundo.

“A futuro se podrían incorporar las fuentes de luz no clásica, basadas en fibra óptica, a las redes de fibras ópticas para telecomunicaciones ya existentes. A diferencia del caso de cristales no lineales, la longitud de interacción es esencialmente ilimitada, es factible tener kilómetros de interacción, por lo que la eficiencia de generación puede ser mucho mayor”, apuntó.

Las fibras ópticas tienen flexibilidad para diseñar el tipo de luz emitida. “Las parejas de fotones pueden tener propiedades específicas de utilidad para aplicaciones particulares al elegir las propiedades de la fibra. Por ejemplo, al calentar la fibra, en el laboratorio la podemos estirar para controlar su diámetro y, con ello, las propiedades ópticas y el tipo de luz que se generará”.

La no-linealidad, que regula la eficiencia de la fuente, se modifica drásticamente al disminuir el diámetro y ayuda a tener fuentes más eficientes.

“Controlar el diámetro de la fibra nos permite controlar sus propiedades ópticas, lo que determina el tipo de luz que se emite. Podemos generar desde estados factorizables (que no tienen enredamiento cuántico), hasta estados altamente enredados y todos los tipos intermedios. Es posible adecuar la fuente a diversos tipos de necesidades”, acotó.

Computación cuántica

Uno de los motores de esta investigación es generar estados de luz no clásica apropiados para la computación cuántica.

“Al contar con una fuente de parejas de fotones, podemos detectar a un fotón del par, que anuncia la presencia del otro. Nos hemos enfocado a generar parejas con características apropiadas para garantizar que los individuales anunciados tengan las propiedades requeridas para diversas aplicaciones”, señaló.

Si las parejas de fotones cumplen características específicas, el estado de los fotones individuales anunciados será cuánticamente puro. “Uno de nuestros trabajos con mayor impacto consistió en diseñar técnicas experimentales para lograr la emisión de fotones individuales cuánticamente puros, que es un requisito fundamental de diversas propuestas de procesamiento de información cuántica, incluída la computación cuántica”.

Fortalecer vinculación academia-empresas

U´Ren Cortés consideró importante fortalecer la vinculación entre la ciencia experimental y las empresas en México. “Idealmente los grupos experimentales generaríamos patentes y nuevas empresas que podrían derivar en la creación de empleos de alto nivel y crecimiento económico. Ése es un gran reto, pues aunque la ciencia en el país se puede considerar relativamente madura y establecida, la vinculación apenas empieza”.

A la nación le conviene estar en esta área de la óptica cuántica, pues es estratégica y en los próximos 10 ó 30 años podrían desarrollarse tecnologías novedosas que derivarán en una vinculación directa con la economía del siglo XXI, finalizó.

Creditos: UNAM-DGCS-651

Las fuentes de luz no-clásica, investigación de punta en la UNAM

 
Facebooktwittergoogle_plusmail

17 de agosto del 2011

Karina Garay Palmett, investigadora posdoctoral del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM.
Karina Garay Palmett, investigadora posdoctoral del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM.

• En su tesis doctoral, Karina Garay Palmett, del ICN, trabajó en el diseño para implementar protocolos de procesamiento de información cuántica, denominadas fuentes de luz no-clásica
• Con el trabajo “Propiedades de enlazamiento espectral de parejas de fotones generadas por mezclado de cuatro ondas espontáneo en fibra óptica”, obtuvo el Premio Weizmann 2010, en el área de Ciencias Exactas

Un área de investigación de punta es el procesamiento y transmisión de información cuántica, que en un futuro próximo permitirá contar con cómputo cuántico, que ofrece una capacidad de procesamiento mucho mayor, comparada con las versiones clásicas que se usan en la actualidad.

Pero también implica el desarrollo de tecnologías como comunicación cuántica, criptografía cuántica (encriptación de información), metrología cuántica (mediciones más precisas), y versiones cuánticas de sistemas para diagnóstico médico (tomografía de mayor resolución).

En su tesis doctoral, Karina Garay Palmett, investigadora posdoctoral del Instituto de Ciencias Nucleares (ICN), trabajó en el diseño de fuentes de luz que se necesitan para implementar protocolos de procesamiento de información cuántica. Denominadas fuentes de luz no-clásica, no pueden ser descritas por la mecánica clásica, dado que exhiben propiedades que sólo pueden explicarse a partir de los principios de la mecánica cuántica.

El trabajo “Propiedades de enlazamiento espectral de parejas de fotones generadas por mezclado de cuatro ondas espontáneo en fibra óptica”, ganador del Premio Weizmann 2010 en el área de Ciencias Exactas, que otorga la Academia Mexicana de Ciencias y la Asociación Mexicana de Amigos del Instituto Weizmann de Ciencias, fue un estudio teórico, pero “pensado en el experimento”.

A partir de sus resultados, varios grupos de investigación alrededor del mundo, en universidades prestigiosas como Oxford y Bristol, y el Instituto Max Planck, ya han desarrollado experimentalmente estas fuentes en sus laboratorios.

Ello significa que la labor realizada en México se ha podido aplicar en instituciones internacionales importantes, y “estamos en camino de ser precursores en diversos aspectos del área, lo que sería muy importante para la economía del país”, dijo Garay Palmett.

El laboratorio de óptica cuántica del ICN ya cuenta con la infraestructura necesaria para el desarrollo de fuentes de luz no-clásica, y está en vías de consolidarse como uno de los más completos de la nación, lo que permite generar publicaciones experimentales competitivas, sin embargo, considera que aún son pocos los científicos mexicanos dedicados a este campo, y un grupo significativo de ellos está en la UNAM.

Karina Garay, egresada del posgrado en Óptica del Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California, reiteró que lo relativo a procesamiento de este tipo de información es relevante por el desarrollo de tecnologías que se tendrán a largo plazo, por ejemplo, computación y criptografía cuántica.

La tesis

En el ICN, en el grupo de trabajo dirigido por Alfred U´Ren –quien contribuyó de manera significativa en la tesis por la que la científica de origen colombiano recibió el premio–, Garay continúa con la línea de investigación que inició en el doctorado: encontrar las condiciones físicas apropiadas para implementar fuentes de luz no-clásica, específicamente de parejas de fotones, con propiedades de enredamiento acondicionadas para su aplicación en procesamiento de información cuántica.

Parejas de fotones pueden ser generadas en medios ópticos no-lineales -cristales o fibras ópticas-, como resultado de la interacción luz-materia. Al iluminar el medio óptico con un haz de luz de intensidad suficiente para excitar efectos no-lineales -un láser-, algunos de los fotones del haz de bombeo decaen espontáneamente en una pareja de fotones.

Dado que el proceso de generación se manifiesta siempre que se cumplan las condiciones de conservación de energía y momento, los fotones de un par -comúnmente denominados señal y acompañante- no son independientes, sino que en general están “enredados”, explicó Garay.

Es en la propiedad de enredamiento cuántico donde se basan los protocolos de información cuántica. Los fotones señal y acompañante comparten información, aunque sean enviados en direcciones opuestas y a kilómetros de distancia, y cualquier alteración en las propiedades de uno de los dos (por ejemplo, en el fotón señal) se manifiesta simultáneamente en el otro.

Del mismo modo, “si las parejas conforman un sistema perfectamente enredado, al hacer una medición, por ejemplo, de la frecuencia del fotón señal, se puede conocer con precisión la del acompañante, sin necesidad de medirla”.

Las fuentes de parejas más ampliamente utilizadas han estado basadas en cristales –que tienen una no-linealidad de segundo orden–-, donde el mecanismo responsable es el proceso de conversión paramétrica descendente (PDC). Pero en el año 2001 se implementó la primera fuente de parejas en fibras ópticas, que constituyen un medio directamente compatible con la tecnología de telecomunicaciones existente.

En fibras, el mecanismo por el que se pueden generar parejas de fotones se conoce como mezclado de cuatro ondas espontáneo (SFWM). A diferencia del PDC, donde se necesita un fotón de bombeo para generar un par señal y acompañante, en SFWM –proceso no-lineal de tercer orden– se requieren dos fotones de bombeo.

Esta diferencia es importante en términos de la eficiencia del proceso. Se ha demostrado que fuentes de parejas de fotones en fibras ópticas, pueden tener una brillantez (flujo emitido por unidad de tiempo) mayor que las basadas en PDC.

Además, en fibras se puede acceder a longitudes de interacción, en principio sin límites. Los cristales son en general muy cortos, mientras que una fibra puede tener una longitud hasta de kilómetros, lo que contribuye a incrementar la brillantez. La eficiencia del proceso de generación es directamente proporcional a la longitud.

Así, es de interés generar fuentes de parejas de fotones con las propiedades de enredamiento cuántico que se requieren para la implementación de un protocolo de información cuántica particular, lo que depende en gran medida de las características de dispersión de la fibra utilizada. No obstante, las distintas aplicaciones demandan que el flujo emitido por las fuentes sea alto. La universitaria derivó condiciones en que ambos aspectos son posibles.

El estudio no se detiene ahí. “La no-linealidad de la fibra permite generar también tres fotones enredados, que pueden o no tener la misma frecuencia. En fibras el proceso que da lugar a la generación de tripletes de fotones se denomina conversión paramétrica descendente de tercer orden, y en nuestro grupo ya hicimos un análisis teórico de éste a partir del cual se han propuesto diseños que pronto podrían ser implementados experimentalmente.”

Al hablar del Premio Weizmann 2010, expuso que presentó su trabajo a iniciativa de su asesor de doctorado, Raúl Rangel Rojo, pero en un inicio no dimensionó la importancia que tendría recibir el galardón.

“Soy colombiana y no fue sino hasta llegar a la UNAM que tuve una idea más clara de lo que es la Academia Mexicana de Ciencias, institución del más alto nivel. Recibir la distinción es importante para mi carrera, es un reconocimiento a muchos esfuerzos laborales y personales, a la calidad de mi trabajo. Además, representa una satisfacción personal. Me siento muy contenta”, concluyó.

Créditos: unam.mx/boletin/2011_482

Investigadores BUAP galardonados con Premio Estatal de Ciencia y Tecnología

 
Facebooktwittergoogle_plusmail

Miércoles 12 de Mayo de 2010

La necesidad de resolver los grandes problemas nos debe motivar para trabajar con un sentido de urgencia, y plantear a la ciencia como palanca del desarrollo, aseveró Lorenzo Justiniano López Cruz, Profesor Investigador de la BUAP, tras recibir el Premio Estatal de Ciencia y Tecnología, en el área de Ciencias Exactas, que otorga el Consejo de Ciencia y Tecnología del estado de Puebla (CONCYTEP).

En la ceremonia oficial que se llevó a cabo en el Salón de protocolos del gobierno del estado, el Dr. Díaz Cruz habló a nombre de los investigadores de la BUAP, María del Rosario Vega y Sáenz de Miera, Premio en Tecnología y Ciencias Médicas, y Rollin Kent Serna, Premio en Ciencias Sociales y Humanidades, así como de Juan Alberto Paredes Sánchez, investigador del Colegio de Posgraduados, quien recibió el Premio en Ciencias Agropecuarias.

El estado cuenta con recursos humanos altamente calificados en sus diversas instituciones, que son capaces de contribuir a lograr proyectos altamente ambiciosos, destacó el galardonado con el Premio en Ciencias Exactas.

“No es descabellado pensar que Puebla pudiera contar con un acelerador de protones para la terapia contra el cáncer, desarrollar un programa ambicioso de energía que permita dotar a las poblaciones marginadas con fuentes alternativas, o métodos modernos para potabilizar el agua; dotar a la ciudad de un gran museo interactivo e implementar un programa permanente de capacitación de los docentes”.

El Dr. Díaz Cruz, puso como ejemplo que la física de altas energías en Puebla se hace presente en los detectores del Gran Acelerador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) en Suiza, en el Observatorio de Rayos Cósmicos Pierre Auger, así como en los instrumentos instalados en los satélites construidos entre científicos de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y la Universidad Estatal de Moscú.

Estas experiencias, sostuvo, hacen factible la creación de un laboratorio multidisciplinario de altas energías en la Máxima Casa de Estudios de Puebla.

El Director del CONCYTEP, José Enrique Barradas Guevara, resaltó la importancia de estos premios que, desde su nacimiento en 1983, se caracterizan por su calidad académica, imparcialidad y garantía de una selección confiable, que tienen como finalidad promover el quehacer científico y tecnológico en Puebla

Al reconocer la trascendencia de los creadores del conocimiento, comprometidos con la formación científica, afirmó que el Premio Estatal de Ciencia y Tecnología “representa un compromiso con la sociedad, tendrá un mayor impacto entre la comunidad científica y se verá reflejado en un mejor desarrollo para la educación en Puebla”.

El Gobernador del estado, reconoció ampliamente a los premiados y destacó el interés que ha tenido el actual gobierno por impulsar la ciencia y la tecnología, muestra de ello, es el aumento significativo de inversión que ubica a Puebla en el cuarto lugar, con más de 590 científicos que son miembros del Sistema Nacional de Investigadores (SNI), así como

por sus instituciones de educación y Programas de Posgrado de Calidad.

“Me da gusto reconocer a quienes a través de las instituciones educativas y centros de investigación, coordinan los esfuerzos de la tarea científico-tecnológica de nuestro estado, y a quienes colaboran para fortalecer los esfuerzos que en esta materia se viene realizando”

Resaltó la necesidad de que el sector privado incorpore a sus labores productivas una mayor aplicación científico-tecnológica, que permita generar más inversión, empleo y mejores ingresos para todos e invitó a la sociedad en general, a trabajar unida para consolidar y fortalecer las bases científicas y tecnológicas en beneficio del desarrollo del Estado.

Créditos: BUAP/Comunicación Institucional/buap.mx