Sviluppata una tecnologia per semiconduttori, basati sul DNA.

 Fonte: Sci-X

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Il gruppo di ricerca del professor Park Hyun Gyu, del Dipartimento di Ingegneria Chimica e Biomolecolare al KAIST, ha implementato con successo tutte le porte logiche usando il DNA, un’impresa scientifica che si è meritata la copertina della rivista internazionale di nanotecnologia “Small”.

Anche con la tecnologia più recente, era impossibile creare un semiconduttore a base di silicio più piccolo di 10nm, ma con il DNA, che ha uno spessore di soli 2nm, si potrebbero creare semiconduttori, dotati di gradi di integrazione del tutto ‘rivoluzionari’.

Un semiconduttore di 2nm sarà in grado di memorizzare 10 mila filmati HD all'interno di un chip della dimensione di un francobollo, una quantità di dati di almeno 100 volte maggiore di quella possibile coi semiconduttori attuali di 20nm.

I DNA sono costituiti da 4 basi che sono connessi in modo continuo: adenina (A) con timina (T) e guanina (G) con citosina (C).

Per questa ricerca, il team ha utilizzato le proprietà specifiche di legame del DNA, che formano la sua elica e una illuminazione molecolare circolare, che ha proprietà di segnalazione fluorescente, in presenza di cambiamenti strutturali.

Il gruppo di ricerca ha utilizzato segnali di ingresso per aprire e chiudere il DNA circolare, lo stesso principio che viene applicato a porte logiche nei circuiti digitali.

Il segnale di uscita è stato misurato mediante l’utilizzo dell'aumento e della diminuzione del segnale fluorescente della segnalazione molecolare, dovuti, rispettivamente, all'apertura e alla chiusura del DNA circolare.

La squadra ha superato i problemi di sistema limitato delle porte logiche esistenti e sono riusciti a implementare tutte le otto porte logiche (AND, OR, XOR, INHIBIT, NAND, NOR, XNOR, IMPlCATION). Per mostrare le sue proprietà rigenerative è stato testato un circuito multilivello che collega le diverse porte logiche.

Il professor Park ha detto che "dispositivi bio-elettrici, producibili a basso costo, con un alto grado di integrazione saranno possibili, grazie a questa ricerca".

Park Gi Su, dottorando e primo autore di questa ricerca, ha affermato che "una sequenza di DNA di 10 basi ha una lunghezza di solo 3 – 4 nm e uno spessore di 2 nm e può essere utilizzata per aumentare efficacemente il grado di integrazione dei dispositivi elettronici" e che "un bio-computer potrebbe concretizzarsi nel prossimo futuro, attraverso i semiconduttori di DNA, con porte logiche precise".

Testo originario:

http://www.kaist.edu/edu.html

Nella foto: il professor Park Hyun Gyu

Forse possibile una carta di credito quantistica non falsificabile.

Fonte: Sci-X

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Stephen Wiesner nel 1983 aveva riconosciuto che la natura fornisce modi per prevenire la falsificazione delle carte di creditofo: ad esempio, l'impossibilità di clonare informazione quantistica che è memorizzato su un qubit. Allora perché non utilizzare queste funzionalità per la verifica di sicurezza del denaro quantistica? Mentre le cifre stampate su una carta di credito sono abbastanza robuste per resistere all’usura dei vari sfregamenti, le informazioni quantistiche sono generalmente abbastanza messe alla prova da rumore, decoerenza e imperfezioni operazionali. Pertanto è necessario abbassare i requisiti nel processo di autenticazione. Un team di fisici del Max-Planck-Institut di ottica quantistica (Garching), dell'Università di Harvard (Cambridge, USA), e del California Institute of Technology (Pasadena, USA) ha dimostrato che tali protocolli possono essere tolleranti al rumore, garantendo nel contempo sicurezza rigorosa. Lo studio è pubblicato su Proceedings of the National Academy of Science (PNAS).

Da un lato, le proprietà di informazione quantistica rendono ideale per evitare qualsiasi tipo di falsificazione. D'altra parte, le condizioni di vita quotidiana rendono praticamente impossibile memorizzare perfettamente bit quantistici di informazioni, a causa della fragilità dei loro supporti fisici che potrebbero essere singoli nuclei. I ricercatori, sotto la direzione del Prof. Ignacio Cirac, direttore al Max Planck Quantenoptik e capo della Divisione Teorica e il prof. Mikhail Lukin dell’Università di Harvard, si sono concentrati sia sul miglioramento della qualità di memorizzazione, sia nel fornire protocolli che possono appianare le imperfezioni provenienti dal mondo reale. Per fare questo, il processo di verifica per tali protocolli deve tollerare una certa quantità di errori dei bit quantistici. Allentare i requisiti di verifica migliora la capacità di un utente disonesto di falsificare un segno quantistico. Questa interazione è affrontata dagli scienziati impostando una soglia di tolleranza, che ammette una certa quantità di rumore, pur garantendo elevata sicurezza contro le copie fraudolente. Appena il dottor Fernando Pastawski (MPQ), che ha lavorato su questo argomento nella sua tesi di dottorato, è stato in grado di dimostrare che tali soglie si trovano per due tipi di protocollo di ‘segni quantici’. Nel primo protocollo, l’informazione quantistica deve essere fisicamente trasferita di nuovo al verificatore, che può quindi valutare la sua validità direttamente. Al contrario, il secondo protocollo prevede la verifica indiretta, avendo il verificatore comunicato con il detentore che misura localmente le memorie costituenti il bit quantistico.

In entrambi gli approcci, la banca emette un segno e lo invia al titolare. L’identità del segno può essere codificato su fotoni trasmessi attraverso una fibra ottica o su spin nucleari in una memoria solida e trasferiti al titolare. Tuttavia, solo la banca memorizza una descrizione completamente classica di questi stati quantici.

Nel metodo del ‘biglietto quantico’, il titolare deve restituire il segno alla banca o a un altro verificatore di fiducia per la convalida. Il verificatore è disposto a tollerare una certa frazione di errori, il che dovrebbe essere sufficiente per soddisfare le imperfezioni associate con la codifica, la memorizzazione e la decodifica dei singoli bit quantistici. L'unica informazione restituita al titolare è se il biglietto è stato accettato o rifiutato. In questo modo è stata ‘consumata’ e non è più a disposizione del titolare. Gli scienziati mostrano che attraverso tale approccio, sia la probabilità di rigetto del segno da un utente onesto,sia quella di accettare una contraffazione possono essere elementi trascurabili.

Il secondo approccio è il "classico biglietto di verifica quantistica". In alcuni casi può essere impossibile che i biglietti quantistici siano ridati indietro alla banca, fisicamente. Qui il titolare è tenuto a convalidare il suo segno quantistico, a distanza, rispondendo alle domande di verifica. Il team dei ricercatori considera uno schema in cui l’informazione quantistica è organizzata in blocchi di coppie di qubit. Una domanda di test di non-rivelazione consiste nel richiedere al titolare di utilizzare una base specifica di misura per ogni blocco. Così facendo, il titolare è in grado di fornire una risposta corretta, ma il segno viene consumato. Ciò esclude la possibilità per un utente disonesto di imbrogliare rispondendo alle domande complementari. Come in precedenza, la soglia data di tolleranza determina il numero di risposte corrette che è necessario per la verifica del segno. La struttura a blocchi utilizzata per il segno permette di sopprimere, esponenzialmente, l’indesiderata capacità del titolare disonesto di rispondere a due domande complementari, assicurando che un segno del vero titolare sarà autenticato con una probabilità molto alta. (…segue)

Testo originario:

http://www.mpq.mpg.de/cms/mpq/news/press/12_10_02.html

 

"Androidi e ginoidi: È iniziata l'era dei robot umanoidi!" (2010); e-book, pp.147, costo 5 euro.

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"Verso una nuova scienza di confine" (2007); e-book, pp.128, costo: 5 €.

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Estratto della Prefazione:

In questi ultimi anni, sono stati fatti degli importanti progressi in merito alla manipolazione di luce e materia, o meglio in merito alla manipolazione relativa alla loro reciproca interazione. A fornire dei ricchi e validi sistemi di analisi in tale campo, sono stati i lasers a risonanza e le loro interazioni con delle dense e fredde nubi atomiche. Tali “campi di luce” (lasers a risonanza), interagiscono fortemente con gli elettroni interni degli atomi, e si accoppiano direttamente con i movimenti esterni degli atomi attraverso delle quantità di moto di “rimbalzo” ,trasmesse nel momento in cui i fotoni vengono assorbiti ed emessi. La propagazione della luce ultra-lenta nei condensati di Bose-Einstein, rappresenta un esempio estremo di manipolazione della “risonanza luminosa” (risonanza della luce), con l’impiego di atomi freddi. Negli esperimenti compiuti ad Harvard dalla Dr.ssa Lene Hau e colleghi (Naomi S.Ginsberg, Sean R.Garner), si è dimostrato che un impulso lento di luce può essere fermato e “immagazzinato” in un condensato di Bose-Einstein (in sigla: BEC), per poi venire nuovamente “ravvivato” da un altro condensato completamente differente, posto a 160 micrometri di distanza.L’informazione viene trasferita attraverso la conversione dell’impulso ottico, in un’ ”onda viaggiante di materia”. I risultati ai quali sono giunti la Hau e colleghi,forniscono quindi una stupenda dimostrazione, sull’interazione che sussiste tra informazione ottica coerente, e i processi dinamici definiti dalle “onde di materia”.
In queste poche righe,ho descritto soltanto i tratti essenziali inerenti alle ricerche di uno solo, dei personaggi che verranno menzionati in questo piccolo volume, nel quale mi propongo di spiegare, spero con parole non troppo ostiche ai non “addetti ai lavori”,le più recenti teorie (supportate in alcuni casi da esperimenti che ne dimostrano la loro fondatezza) ,che in ambito scientifico, stanno realmente rivoluzionando il nostro modo di intendere la realtà.
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Tra le pagine del presente volume, ho riportato anche la descrizione e i primi risultati sperimentali del Synchro Energy Project ; un progetto nato circa due anni fa (su mia iniziativa) che si proponeva di unificare in un’unica teoria, i concetti di Sincronicità (Junghiana), Non Località e collasso della funzione d’onda. Gli esperimenti sono stati eseguiti in un piccolo laboratorio di ricerche in Svizzera (nei pressi dell'Università di Losanna),con la collaborazione di: Patrick Reiner (fisico teorico,PhD), Jean-Michel Bonnet (ingegnere elettronico,PhD) e Christine Duval (neuropsicologa e fisiologa). In questo volume vengono quindi esposte e spiegate per la prima volta, le basi teoriche e sperimentali a sostegno del "Principio di compensazione quantistica dei nuclei inconsci". Non mancheranno quindi al lettore attento, degli ottimi spunti di riflessione, in relazione ad un ambito ancora quasi del tutto inesplorato della ricerca sull’interazione tra psiche e materia.

"La Funzione d'onda della Realtà" (2006); e-book, pp.208, costo: 5 €.

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Questo volume, da considerarsi come una semplice digressione,in rapporto ad alcuni argomenti trattati nel mio precedente libro (Dio=mc2),vuol essere essenzialmente un tributo,un omaggio,a dei grandi personaggi del mondo della scienza , le cui idee, rivestono una notevole importanza nella comprensione di ciò che l’uomo chiama comunemente: “Realtà”. Tali personaggi, vengono qui presentati, in una raccolta di brevi articoli (esposti fedelmente in questo libro), scritti dai più noti esponenti del panorama scientifico italiano.

"Dio=mc^2. Oltre l'Universo Olografico" (2006); e-book, pp.272, costo: 5 €.

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Estratto della Prefazione,a cura del Prof. Massimiliano Chitvic (fisico):

"Questo è un libro sull’Essere.Su come l’Essere appaia ai nostri occhi, spezzettato in tanti frammenti.Sulla fatica che molti di questi piccoli frammenti, che chiamiamo Uomo,fanno per cercare di ricomporre l’Unità. E anche dell’inutilità di questi sforzi.Giacchè la frammentazione è solo apparente,una sorta di velo di Maya. L’Essere,l’Unità,pervade l’intero Universo; forse dire Universo equivale a dire Essere. L’Essere si presenta ai nostri occhi come energia (vale la pena di ricordare l’equivalenza massa-energia,secondo la quale la materia altro non è che energia in una forma particolare.E=mc^2),e come tale è in ogni luogo. Ogni cosa si forma per mezzo dell’energia (Logos?) e all’energia ritorna ed è energia.L’energia è la fonte,la sorgente,di ogni informazione,codificata secondo opportune leggi che piano piano stiamo scoprendo.Basti pensare a tutte le informazioni che ricaviamo sulla struttura dell’Universo visibile per il tramite dei raggi di luce; o anche misurando, ove questo sia possibile,la materia. Abbiamo così realizzato la formula tanto cara ai nostri catechismi: Dio (l’Energia) è in ogni luogo,è onnipotente, è onnisciente.Il titolo del libro è dunque appropriato. In quanto materia,ovvero energia sotto altre spoglie,anche noi uomini (e non solo noi,ma anche tutti gli esseri viventi e le cose che ci circondano) facciamo parte dell’Essere,o,forse,siamo l’Essere e lo abbiamo dimenticato. A queste conclusioni erano già giunti nell’antichità gli gnostici,non importa di quale setta.Il tratto comune delle loro dottrine era la persistenza in ogni essere umano di una scintilla di energia divina che tenta ripetutamente di ricongiungersi con la sorgente primigenia.Questa scintilla divina non è che un nome dato da antichi uomini all’energia".
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Considerazioni dell'autore:
Vi è una piccola nota,non presente nella prefazione del libro, che vorrei esporre qui, riguardo ai miei espliciti riferimenti (riportati nel libro e presenti persino in alcune equazioni lineari che ho usato per facilitare ai lettori la comprensione di alcuni concetti socio-economici), alle “razze umane”. Immaginando già a priori, il potenziale vespaio di critiche negative e polemiche che susciterà un tale approccio (tacciabile se non compreso nei minimi dettagli, di xenofobia), nella spiegazione dei vari aspetti e tipologie del genere umano, mi permetto di specificare quindi in questo breve commento (onde evitare tale vespaio ingiustificato) quanto segue: Con razza umana, io non intendo mai in alcun caso definire una determinata differenziazione di carattere puramente fisico o biologico tra i diversi popoli del pianeta; bensì unicamente una sorta di distinzione tra i diversi popoli, causata (indiscutibilmente) da tutto ciò che l’ambiente ad essi circostante (attraverso usi e costumi e l’indottrinamento di una cultura antica e moderna, propri di ogni popolo), opera nei loro confronti in modo del tutto naturale ed impercettibile. Per concludere,vorrei ricordare le parole del famoso Herbert Simon : "Un uomo, considerato come sistema soggetto di comportamento, è piuttosto semplice. L'apparente complessità del suo comportamento nel tempo è in larga misura un riflesso della complessità dell'ambiente in cui si trova".

"L'esperimento di Afshar" (2012); e-book, pp.123, costo: 5 €.

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Quello del fisico iraniano-americano Shahriar Sadigh Afshar, è un esperimento che negli ultimi dieci anni (il primo esperimento di Afshar, risale infatti al 2001), ha suscitato infinite critiche e dibattiti vari nella comunità dei fisici, poiché sembrerebbe inficiare le basi stesse del principio di complementarità di Niels Bohr. Con questo breve saggio sull’esperimento di Afshar, Intilla ha cercato semplicemente di raccogliere una serie di critiche nei confronti dell’esperimento in questione, elaborate (spesso con grande rigore matematico) da diversi fisici (alcuni famosi, altri un po’ meno), con l’unico scopo di dare al lettore interessato all’argomento in questione, un quadro un po’ più nitido e completo di come attualmente fisici e filosofi, tendano a volgere il loro sguardo verso l’intramontabile principio di complementarità.
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"Hi Fausto,
I was able to read a little of what you wrote on my papers, by translating it on line. Thank you for your interest in my work. I would note that Flores' attempt to rebut my points does not work. He tries to use recoil momentum as a which-way measurement, but he doesn't take into account that the photon can be in a superposition of momentum states, just as it can be in a superposition of 'which slit' states. Best regards, Ruth Elinor Kastner " (28.11.2012)

Estratto della Prefazione (a cura del Prof. Luigi M.Caligiuri):

"(...) È forse superfluo sottolineare che l’esperimento in questione, condotto per la prima volta nel 2001 dal fisico iraniano-americano Shahriar Afshar presso l’IRIMS di Boston, suscitò fin da subito reazioni contrastanti, dividendo la comunità scientifica in detrattori e sostenitori dell’interpretazione dei risultati sperimentali dell’esperimento; i quali, con motivazioni più o meno valide (egregiamente sintetizzate nel saggio di Intilla), intendevano fornire rispettivamente elementi critici o a supporto dei risultati di Afshar. Per la verità i detrattori, in molti casi spinti più dal timore della messa in discussione del proprio status quo accademico che da un autentico spirito di ricerca di comprensione e verità, bollarono sostanzialmente l’esperimento come un “flop”, dichiarandone false le conclusioni, mentre numerosi emeriti scienziati, aperti al confronto e alla messa in discussione di un’ortodossia palesemente problematica e necessitante di ulteriore comprensione ed approfondimento, trovarono molto interessante quanto sostenuto dal fisico iraniano, utilizzando i suoi risultati come spunto per lo svolgimento di ulteriori ricerche.

Del resto, segni importanti dell’insufficienza dell’interpretazione di Copenaghen si erano già manifestati con largo anticipo molti anni prima dell’esperimento di Afshar, costituendo i presupposti delle interpretazioni alternative a quella di Bohr. Interpretazioni principalmente riassunte nella cosiddetta (…tra l’altro interessantissima) “Teoria a Molti Mondi” (MWI) della meccanica quantistica (che nega il collasso della funzione d’onda, inglobando la funzione d’onda dell’osservatore in un’unica funzione d’onda che comprende osservato ed osservatore). Oppure, per citarne solo un’altra tra le più famose, nell’altrettanto affascinante “Interpretazione Transazionale della Meccanica Quantistica” (TIQM), espressa in termini di sovrapposizione di onde di probabilità ritardate (provenienti dal passato) ed anticipate (provenienti dal futuro!). Interpretazioni entrambe foriere di profonde implicazioni, non solo in riferimento alla ricerca della tanto agognata “Teoria del Tutto”, ma anche, ad esempio, ad uno dei misteri più intriganti ed affascinanti di tutti i tempi: quello rappresentato dall’eventuale (…nonché reale) possibilità di “viaggiare” nel tempo!

Senza rivelare qui ulteriori dettagli sul tema del saggio che segue, evitando così di privare il lettore del piacere di acquisirli dalla lettura dell’ottimo saggio di Intilla (che, con costante rigore scientifico ma con linguaggio al contempo accessibile, ne spiega i presupposti, i metodi ed i risultati), mi limiterò ad osservare che (a prescindere dal verdetto finale sul risultato dell’esperimento, a tutt’oggi ancora dubbio), grande merito del volume è indubbiamente da rintracciarsi nella riproposizione urgente e forte (attraverso un argomento originale, interessante e forse a molti poco noto), del tema dell’insufficienza dell’interpretazione ortodossa della meccanica quantistica e della necessità dunque di rivederne profondamente i presupposti (possibilmente alla luce di teorie più ampie, all’interno delle quali potranno essere chiariti definitivamente i punti oscuri che oggi la caratterizzano). Un saggio dunque altamente stimolante ed interessante che ripropone all’attenzione della comunità scientifica, ma anche del comune lettore curioso e smaliziato, una riflessione profonda e necessaria sui fondamenti della fisica contemporanea". Luigi Maxmilian Caligiuri (14.03.2013) - Prefazione integrale