viernes, 30 de noviembre de 2012

¿Tiene el universo un propósito?

Aquí una respuesta de dos minutos del científico y divulgador Neil deGrasse Tyson a esa pregunta, animado por la gente de "minutephysics".



 

lunes, 19 de noviembre de 2012

Los mantras del Software Libre


Yo he usado Software Libre (SL) desde hace muchos años, tanto profesionalmente como usuario. LaTex, gnuplot, Grace, Inkscape, Linux, OpenOffice, VLC, Android, Gimp, y un largo etcétera. Indirectamente todos usamos mucho software libre, cuando nos beneficiamos de obras y creaciones que otros hacen con ese software. Por otro lado también uso Software Privativo (SP), sobre todo en el trabajo, Mathematica, Matlab (este no lo tengo del todo claro, pero tiene licencia), Omnigraffle o PowerPoint. ¿Por qué esta dicotomía? Es sencillo, allí donde el SL me viene bien lo uso, si requiere más tiempo de trabajo o no cumple las mismas funciones que el privativo pues no lo uso. A fin de cuentas a mí se me paga por investigar, no por pelearme con el software (de eso ya hablé en esta polémica entrada). 

En definitiva mi opinión es clara. El SL es un gran invento, ha traído muchos avances al mundo de la informática y lucha contra monopolios. Ahora, tratar de imponer a los demás que software usar, o principalmente, que licencia deben usar en sus programas es una estupidez. Como ejemplo, yo he escrito un libro y le he puesto licencia Creative Commons, pero no por ello pienso que la gente deba leer libros sólo con esa licencia, ni mucho menos que todo el mundo deba usarla para sus libros. 

También pienso que en la gestión pública el SL libre puede ahorrar ingentes cantidades de dinero. Esto no implica en absoluto que podamos aspirar a que todo lo público sea manejado sólo con este Software, como propuso IU en un alarde de irrealidad. Ejemplo: Mucha maquinaria de los laboratorios de mi instituto viene con su propio software privativo, o lo usamos, o cerramos el laboratorio. 

Después de la justificación vamos al meollo. Hay una serie de argumentos que veo que aparecen recurrentemente en toda discusión SL vs SP que se precie. Muchas veces se pueden aplicar, pero otras veces son simples actos de fe, argumentos que se usan sólo para ganar la discusión, y no porque se piense que se puedan aplicar.

Mantras Software Libre


1. Cualquier cosa que haga un programa privativo lo hará igual, o incluso mejor, uno libre. Como por ejemplo Gimp y Photoshop, o PowerPoin y LibreOffice (el que afirme esto último no los ha probado los dos, os lo aseguro).

No importa que ni siquiera los hayas probado a ambos, ni la opinión de los expertos. Lo hace y punto. Además, comprobarlo está mal, porque para eso tendrías que usar el software privativo, y eso no se puede. 


2. Con el dinero que te ahorras en una licencia puedes contratar a un informático que te haga un programa adaptado a lo que tú necesitas. 

No te molestes en hacer cuentas con el salario de los informáticos y las licencias. A fin de cuentas un informático con un plato de arroz ya tiene que conformarse. Con los mil euros que vale una licencia de Mathematica un informático te debería hacer no eso, sino un programa que te revolucione las matemáticas tal y como las conocemos. 


3. Si el software libre te requiere más tiempo que el privativo, eso no es perder tu tiempo, eso es "aprender". 

Y si no te interesa lo que aprendes te jodes. Saber compilar el kernel de Linux es como la lista de los reyes Godos, hay que aprendérsela y punto. 


4. El SL es mejor porque puedes analizar el kernel. 

Y si después de 10 años usándolo aún no lo has hecho, no te desanimes, algún día te dará por ahí. 


5. Si alguien afirma que un programa privativo le va mejor que uno libre, es porque recibe maletines de dinero directos de Bill Gates. 

Igualito que los que reciben los genetistas de Mosanto, los químicos de las farmacéuticas, los físicos nucleares del lobby nuclear o Papá Pitufo de Gargamel. 


6. Si no sabes usar un programa de SL, como Latex para escribir las notas al vecino que siempre saca la basura antes de tiempo, es que eres un flojo que no quieres dedicarle tiempo a aprender. 

Y encima lo reconoces, ¿serás mamón? ¿Tienes algo más importante que hacer acaso?


7. Si alguien pregunta qué programa usar, hay que lanzarse y decirle el primero libre que se te pase por la cabeza. 

Y si no lo conoces mejor, así te documentará el pobre desgraciado. 


8. Tú sí que puedes usar software privativo si te hace falta. 

Sólo que no lo cuentes por ahí. La ética no es lo que uno hace, es lo que uno dice a los demás que hagan. Además, esta norma te será muy útil en cualquier otro aspecto de tu vida. 


9. Cualquier información que aparezca en un foro y sea pro-SL es válida. 

Si te contradice se aplica el mantra 5. 


10. Exigir a la gente que publique en código abierto y criminalizar a las empresas que no lo hacen no va en absoluto en contra de la libertad del programador. 

¿Pero si defiendo la libertad por qué no la del programador de hacer lo que quiera con su código? 
#ERROR 404 Argument not found. 



Como muestras un par de debates de menéame: 



A ver si encontráis estos argumentos por ahí.  


Concluyo con una frase que dijo Stallman en mi universidad: "El software privativo puede ser más cómodo pero tiene un precio, un precio en libertad". 

Bueno, en ciertos momentos de mi vida sacrifico libertad por comodidad. Por eso tengo el dinero en un banco, en vez de gestionarlo yo, o compro comida manufacturada en vez de cultivarla yo mismo. El problema es determinar donde está la línea de lo asumible en cada momento, y no caer en el fanatismo.

Estudiemos cada caso, no caigamos en las generalizaciones absurdas.

EDIT: Se me ha olvidado mencionar que todo el software privativo que uso es legal, nada de versiones piratas. Me parece bastante hipócrita querer obtener lo mejor de los dos mundos. Si no te gusta la opción libre, al menos paga. 

sábado, 17 de noviembre de 2012

¿Qué es la teleportación cuántica?

La teleportación cuántica es uno de los recientes descubrimientos que más salen en los medios de comunicación. Sin duda el nombre tiene mucho que ver. "Teleportación" es una palabra que impresiona. Todos los que hemos tenido infancia recordamos la teleportación en series como Star Trek.  





La idea en sí es simple. Desaparecer de un punto, y aparecer en otro, a ser posible sin hacer el camino intermedio. También es de agradecer que sea instantáneo, por eso de no estar desaparecido mucho rato, o para salvar grandes distancias sin problemas, como en Stargate. 

Pues viendo esto, es normal que sea un tema muy popular. ¿Pero tiene algo que ver la teleportación cuántica con esto? Mucho me temo que poco o nada. Pero aún así hay muchísimas noticias sobre ella, algunas ligeramente incorrectas. En realidad la teleportación cuántica se parece más a lo que viene en este diagrama. 





¿Y qué demonios es esto? Preguntará mucha gente. Pues empecemos por el principio y ya veréis como ,en breve, lo entenderéis por completo. 

Como ya hemos explicado muchas veces, el sistema cuántico más sencillo es el que tiene sólo dos niveles, el famoso qubit, que significa "quantum bit", o bit cuántico. Viene a ser simplemente eso, un sistema que si lo miramos lo podemos encontrar de dos maneras, arriba o abajo, encendido o apagado, o lo que os guste más. Aquí vamos a usar la notación más habitual en computación e información cuántica. Un estado será $\left| 0\right>$, y el otro será $\left| 1\right>$. Cada uno puede simbolizar lo que más os guste. 

Sin embargo, aunque el sistema parece sencillo porque sólo tiene dos posibilidades, la física cuántica siempre lo complica todo. Debido a una propiedad, vieja conocida por este blog, la coherencia, sabemos que cualquier combinación de esas dos posibilidades, también será un estado válido. Ejemplos son los siguientes. 


$$\left| \Psi \right>=\frac{1}{\sqrt{2}}(\left|0\right>-\left|1\right>)$$

Con probabilidades: 50% de obtener $\left| 0\right>$ 50% $\left| 1\right>$.

$$\left| \Phi \right>=\frac{1}{\sqrt{3}}\left|0\right>+\frac{2}{\sqrt{3}}\left|1\right>$$

Con probabilidades: 33.33% $\left| 0\right>$, 66.66% $\left| 1\right>$.

Como siempre los detalles no son importantes, lo importante es el concepto. Yo os puedo entregar un estado cualquiera, como este

$$\left| \Phi \right>=a \left|0\right> + b\left|1\right>$$


Y cuando lo miréis podréis ver $\left| 0\right>$ ó $\left| 1\right>$, con probabilidades que dependen de $a$ y $b$. 

En definitiva, lo que antes eran simplemente dos estados pasa a ser algo mucho más complejo. Esto se suele simbolizar con la llamada esfera de Bloch. Esfera donde los polos simbolizan los estados de que hablamos  $\left| 0\right>$ e $\left| 1\right>$ , y el resto de la superficie representan todos los demás. 





Una cuestión lógica de preguntarse es, ¿qué hay de realidad en esto? ¿Qué pueden simbolizar estos $\left| 0\right>$ ó $\left| 1\right>$? Pues muchas cosas. Esta abstracción se aplica a muchos sistemas reales, como si un átomo está excitado o no, o como si un espín mira hacia arriba o hacia abajo, o si un fotón tiene una polarización u otra. Cada sistema puede ser útil para una cosa diferente, como los fotones que son muy rápidos a la hora de transmitir la información (como la luz, claro está), o los átomos, que son mejores a la hora de almacenar los estados, ya que no tienen que andar de aquí para allá. 

Entonces podemos plantearnos un problema interesante. Yo os doy un estado en general, por ejemplo un fotón con un estado como este $\left| \Phi \right>=a \left|0\right> + b\left|1\right>$. ¿Y si queréis tener el mismo estado pero en un átomo, por eso de almacenarlo? Otra cuestión, ¿Y si queréis transportar ese estado a otro fotón, que se encuentra muy lejos? 

Una posible solución sería mirar el estado, y luego crear uno igual donde queramos. Por desgracia no es posible, al mirarlo obtendréis $\left| 0\right>$ ó $\left| 1\right>$, y no averiguaréis nada sobre los valores de $a$ y $b$, que es donde está la chicha. Otra opción: Pues hago copias del estado, lo meto en mi "máquina de clonar estados" y saco muchos iguales. Otra vez imposible, eso lo impide el Principio de no-clonación. Por eso se inventó la teleportación cuántica. 

Para teleportar algo, lo primero que necesitamos son recursos. En este caso el recurso es otro viejo conocido, el entanglement o entrelazamiento. Recordemos un poco de que va la cosa. Al igual que la física cuántica nos permite estados exóticos, donde las cosas están de dos maneras distintas al mismo tiempo, nos permite aún más. Puede haber estados, en el que además de superposición, también hay correlaciones. ¿Qué significa esto? Pues que yo puedo tener una bombilla, tú otra, y ambas están encendidas y apagadas al mismo tiempo, y se que si miro la mía y está encendida, la tuya pasará instantáneamente a estar apagada. No importa lo lejos que estés, pasará a tener un estado en ese mismo momento. Si os suena raro, os recomiendo que volváis a leer esta entrada.

¿Y cómo puede ayudarnos el entanglement? Bueno, volvamos al diagrama. 




En él hay dos individuos, A y B, que comparten dos qubits entrelazados. A eso se refieren con "EPR pair", en honor a Einstein, Podolski y Rosen. A recibe un fotón, con un estado $\left|\phi \right>$, y como se ve en el diagrama, consigue transportar ese estado a otro fotón que tiene B. Maravilla de las maravillas.  ¿Cómo se hace en concreto? Bueno, eso es algo más complicado, si alguien quiere una explicación matemática más detallada la de la Wikipedia está muy bien. 

¿Y esto no viola la causalidad de la relatividad? Podrá preguntarse alguien avispado. Pues podría, pero no. El estado se transporta de A a B, pero para que sea una teleportación completa, tienen que tener lo que se denomina como "un canal de comunicación clásico", un teléfono vamos. A necesita transmitirle a B lo que ha visto, para que así B pueda transformar su fotón en el que tenía A. 

¿Y no se puede usar esto para clonar los estados, cosa antes se ha dicho que no se podía? Pues por desgracia no se puede. Como A tiene que mirar su estado, para poder hacer la teleportación, para ella habrá desaparecido. Sólo quedará una copia, la de B. 

¿Y en qué se diferencia esto de Star Trek? Pues en casi todo. La teleportación, como sale en la ciencia-ficción, consiste en coger un objeto de un sitio, y llevarlo a otro sitio. El objeto en sí se transporta. En la teleportación cuántica lo que se quiere transportar es cierta información, el estado del objeto. Pero si tienes un átomo aquí, y transportas su estado, el átomo sigue en el mismo sitio. Peor es el caso con los fotones, que al medirlos desaparecen. Así podremos transportar su estado, pero a cambio nos cargamos el sistema en sí. 

¿Entonces por qué es interesante? Como ya he dicho las aplicaciones son numerosas. En computación cuántica, en criptografía, en comunicaciones, el tener un estado aquí y trasladarlo a otro sitio, u otro soporte, puede sernos tremendamente útil para todas estas cosas. 

¿Y es factible? Pues poco a poco va siéndolo. Ya en 1997 se hizo un experimento al respecto, y recientemente en las Islas Canarias han conseguido teletransportar el estado de un fotón a más de 143 kilómetros

Para concluir dejar muy claro cual es el error principal al divulgar sobre esto. ¡No se teletransportan partículas! Simplemente se borra el estado de una partícula, y se traslada a otra. Bueno, puede parecer simple, pero no deja de ser una maravilla. Ahora, si el cometido de ese post se ha cumplido, podéis entender este genial chiste de xkcd. 


http://xkcd.com/465/



sábado, 3 de noviembre de 2012

¿Está todo conectado? ¿Puede la información viajar más rápida que la luz? No, no y mil veces no

Recientemente ha salido un interesante artículo de una colaboración internacional, en la que se encuentra el español Antonio Acín, en la revista Nature Physics, titulado Quantum non-locality based on finite-speed causal influences leads to superluminal signalling. Como ya digo es un artículo muy interesante, pero también son interesantes las comunicaciones divulgativas que se han dado sobre él. 

En menéame no ha aparecido una, sino dos veces, el artículo. La primera vez llegó a portada con el título,  Una de dos: O la información es mas rápida que la luz, o todo el Universo está relacionado entre sí. ¡¡La leche!! Todo está relacionado entre sí. No se lo que significa, pero tiene que ser la pera. El segundo fue titulado Demuestran que las partículas cuánticas están vinculadas más allá del espacio-tiempo. ¡¡Toma maroma!! "Más allá del espacio tiempo". Vuelvo a no saber lo que es, pero suena a ciencia-ficción que tira para atrás. 

Por suerte o por desgracia todo es bastante más sencillo, y menos sensacionalista, que lo que esas portadas anuncias. Sin embargo, si quieres llegar a mucha gente en el mundillo de la divulgación mucho me temo que cuanto más sensacionalista mejor, como prueba la primera noticia en menéame, que está en portada a pesar de ser incorrecta en niveles extremos. 

¿Qué es lo que dice el artículo en sí? Pues para comprenderlo tendremos que repasar un poco nuestros conocimientos sobre unos viejos conocidos, como son la coherencia y el entanglement. Como ya sabemos un sistema cuántico puede estar en dos estados al mismo tiempo, lo que se llama coherencia. Por ejemplo un electrón puede tener spín arriba y abajo. 


$$\left| spin \right>=\frac{1}{\sqrt{2}}(\left|arriba\right>+\left|abajo\right>)$$


Esto quiere decir que en todos los aspectos, salvo uno, se comporta como si estuviera arriba o abajo. ¿Cuál es el aspecto que falla? Pues cuando lo midamos sólo podrá mostrar una de sus caras, arriba o abajo, y nunca las dos. A este fenómeno, el cambio de estar en varios estados a uno sólo cuando se mide, se le llama "decoherencia". 

Más interesante aún es el fenómeno del entanglement, o entrelazamiento. Básicamente viene a significar que si ese estado es posible, si tenemos dos electrones podemos también tener estados de este tipo. 


$$\left| spin \right>_{12}=\frac{1}{\sqrt{2}}(\left|arriba\right>_1\left|arriba\right>_2 +\left|abajo\right>_1 \left|abajo\right>_2)$$


En el que los subíndices indican los distintos electrones. Esto viene a decir que cada electrón está arriba y abajo al mismo tiempo, pero relacionados entre ellos. Si mido uno y me sale arriba, su compañero se pondrá inmediatamente abajo, aunque esté a años luz de distancia. ¿Cómo sabemos que se pone en ese momento y no lo estaba de antes? Un ejemplo muy típico sobre esto es el siguiente. Imaginemos que compro un par de zapatos, te doy uno y me llevo el otro. Nos separamos y en un determinado momento miro mi zapato: es el derecho. En ese mismo momento sabré que tu zapato es el izquierdo, igual que pasa con los electrones. ¿No es lo mismo entonces? Evidentemente no, si lo fuera no estaríamos tantos estudiando el tema del entrelazamiento. La diferencia es que las partículas entrelazadas cumplen una estadística diferente que prueba que su correlación es más fuerte que en el caso de los zapatos. Más técnicamente se puede decir que las partículas entrelazadas violan las desigualdades de Bell, y los zapatos no. 

Las consecuencias del teorema de Bell son muy importantes. Viene a decir que una de las tres afirmaciones siguientes es cierta: 

- Los estados cuánticos son intrínsecamente probabilistas. Esto viene a decir que si no podemos predecir si el electrón está arriba o abajo no es por falta de información, es porque no se puede predecir. 

- Se puede enviar información más rápido que la luz. Esto tiene un problema, si la información viaja más rápido que la luz podrá ir atrás en el tiempo, y se podrá romper la causalidad. 

- No existe la libertad de medir lo que uno quiera. Las medidas están trucadas siempre, de alguna manera, para engañar así a la estadística. 

¿Qué opción es más creíble? Pues el consenso actual es aceptar la primera. Un mundo sin causalidad, donde pueda uno asesinar a su tatarabuelo, evitando así su propio nacimiento, no es del agrado de nadie. La tercera parece también bastante surrealista, no sólo no podemos medir lo que queramos, sino que está todo trucado de manera que engañemos a la estadística. 

¿Qué pasa entonces con la decoherencia? ¿Es realmente instantánea? Pues todo parece indicar que sí. Sin embargo, eso no entra en contradicción con lo dicho anteriormente sobre que no se debe enviar información más rápida que la luz. Ocurre que el colapso de la función de onda no es información en si. No se puede utilizar de ninguna manera para enviar un mensaje al pasado, precisamente por la aleatoriedad que rige a los sistemas cuánticos. 

Volvamos entonces con el artículo en cuestión. ¿Qué ha añadido nuevo? Bueno, la violación de las desigualdades de Bell implican que el colapso de la función de onda se da a una velocidad supralumínica. Sin violar la causalidad, claro, porque no es información lo que viaja. Sin embargo, nadie determina esa velocidad. Precisamente este artículo lo que demuestra es que ese colapso de la función de onda debe ser infinito. Si no es infinito, solamente mucho mayor que la velocidad de la luz, sólo manipulando los aparatos de medición podríamos mandar mensajes a velocidad supralumínica, es decir, al pasado. 

Este es un resultado muy interesante. Precisamente para evitar que la información viaje a velocidad superior a la de la luz, se debe imponer que la decoherencia no es sólo más rápida que la luz, sino que tiene velocidad infinita. 

¿Quiere eso decir que todo está conectado? ¿O que las partículas cuánticas están vinculadas más allá del espacio tiempo? Pues ni lo uno ni lo otro. Eso son titulares sensacionalistas que te ayudan a vender la noticia. Lo triste es que la noticia en sí ya es suficientemente interesante, sin necesidad de decir cosas que no son ciertas.