La memoria del desorden

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Mientras atraviesa el tramo final de su doctorado el físico Pablo Poggi publicó en la Revista Europhysics Letters (EPL) los resultados de su investigación: “¿Cómo se ve afectada la no Markovianidad cuando intentamos controlar el sistema externamente ?”, es la pregunta que dispara su trabajo. El artículo que escribió junto a Fernando Lombardo y Diego Wisniacki fue elegido por el editor como lo más recomendado de la edición (Editor’s Choice). Los investigadores pertenecen al Instituto de Física de Buenos Aires (IFIBA), dependiente de UBA-CONICET y al Departamento de Física - FCEyN - UBA.

“En las últimas décadas se ha generado una gran expectativa alrededor del potencial desarrollo de las tecnologías cuánticas. Sabemos que los sistemas microscópicos, que obedecen las leyes de la mecánica cuántica, podrían ser usados para realizar diversas tareas de una manera mucho más eficiente, si se los compara con sus análogos clásicos”, contextualiza Poggi.

Uno de los desafíos para lograr este objetivo es mantener a los sistemas cuánticos suficientemente aislados del entorno para que no pierdan coherencia. Es decir, la posibilidad de encontrarse en superposiciones de estados clásicos.

La investigación busca conocer si es posible lograr un mayor grado de control sobre un sistema abierto que, irreversiblemente, pierde coherencia si se lo pone en contacto con un entorno especial. El investigador focaliza en aquellos contextos donde la coherencia del sistema puede recuperarse por un entorno particular conocido como no Markoviano. Son situaciones singulares, como las que suceden a muy bajas temperaturas por ejemplo, donde el desorden es menor.

“Si uno prepara el sistema cuántico con el que desea trabajar como una combinación coherente de estados clásicos, éste pierde la coherencia pero si se diseña un entorno especial, puede recuperarla”, aclara el investigador y explica que “sucede que por ser éste un entorno más ordenado posee memoria. Y, por lo tanto, la posibilidad de recuperar la coherencia momentáneamente”.

“Dentro de los resultados que obtuvimos, encontramos que cuando controlamos al sistema usando campos externos, es posible acentuar estos efectos no Markovianos, que se hacen más pronunciados en comparación a la evolución libre del sistema. Hallamos también que esta mejora se da cuando el sistema interactúa débilmente con el entorno, pero no tanto cuando la interacción es fuerte”, concluye Poggi.

Actualmente, los investigadores trabajan sobre las consecuencias específicas de diseñar un sistema de estas características, y si es posible lograr procesos controlados más eficientes.

Driving-induced amplification of non-Markovianity in open quantum systems evolution
DOI: https://doi.org/10.1209/0295-5075/118/20005

La opinión inmune

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“Soy abuelo y viví una situación que tal vez le sucede a muchos, cuando llegó el momento de que mis nietos reciban las vacunas aparecieron ciertas dudas en la familia. Cotidianamente escuchamos discursos que aseguran la peligrosidad de las vacunas así que, en el marco de esta investigación, buscamos saber qué puede ocurrir si se abandona el consenso sobre la inmunización pública”, dice Claudio Dorso, Investigador principal del CONICET y profesor titular del Departamento de Física en Exactas, UBA.

Junto con Pablo Balenzuela, Investigador independiente de UBA-CONICET en el Instituto de Física de Buenos Aires (IFIBA) y Andrés Medus, ex becario doctoral del DF, los investigadores publicaron un trabajo en la revista Physica. En la investigación se explora, mediante simulaciones numéricas, posibles escenarios de brotes epidémicos por la influencia de personas que rechazan las vacunas.

Dorso señala que este es el primer trabajo de una línea de investigación a desarrollarse durante varios años: “La idea es poder ser cada vez más cuantitativos con los resultados. En nuestro trabajo mostramos como la hipótesis de formación de al menos un cluster, aunque minoritario, puede dar lugar al rebrote de enfermedades que considerábamos controladas”.

Los autores trabajan focalizados en la vacuna del sarampión y la forma de propagación que alcanza ese tipo de virus. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), esta enfermedad es una de las principales causas de muerte entre los niños pequeños, a pesar de que hay una vacuna segura y eficaz para prevenirla. En el año 2015 hubo más de 130 mil muertes por sarampión en todo el mundo, es decir, cerca de 367 por día o 15 por hora.

“Nuestra hipótesis es que vivimos con la sensación de estar a salvo de las epidemias, porque muchas enfermedades se han erradicado y ya no las padecemos. Por otro lado, nos encontramos con la idea de que es una decisión individual, de tipo privada y la verdad es que no, porque no vacunar a los niños tiene consecuencias para el resto de la humanidad”, afirma Balenzuela y caracteriza la situación como un problema de tipo complejo, donde el comportamiento colectivo no se puede predecir a partir de comportamientos individuales. “Eso hace que las interacciones sean no lineales y, por lo tanto, no se puede inducir el comportamiento del todo a partir del de las partes», resume el investigador.

El modelo

Los autores basan su trabajo en un modelo que permite simplificar un panorama de alta complejidad. La reducción de agentes -personas, grupos y Estado-, así como la polarización de opiniones y decisiones, permite evaluar si la hipótesis principal es relevante o no. Con el tiempo, los sistemas numéricos pueden profundizarse, sumar características, y así obtener escenarios en una multiplicidad de contextos.

“La OMS afirma que la inmunidad se alcanza cuando el 95 por ciento de la población está vacunado; se considera que quienes no recibieron inoculación son casos aislados, que no pueden provocar un rebrote de la enfermedad. En nuestro trabajo tomamos ese cinco por ciento restante para plantear esta hipótesis: cómo esta minoría podría provocar un rebrote de enfermedades virósicas altamente contagiosas -como el sarampión- si se mantiene unida”, sintetiza Dorso.

Balenzuela explica que la formulación del modelo se realiza sobre una red diversa, donde hay dos tipos de relaciones entre humanos: físicas y virtuales. Es decir, el modelo contempla vínculos de cercanía que permiten el contagio de la enfermedad, y relaciones a distancia que representan intercambio de información: “asume que hay sujetos anti-vacunas y que por afinidad cultural con otros, forman grupos y así transmiten opinión hacia conjuntos poblacionales más grandes”.

Según se desarrolla en el paper, el esquema teórico está basado en el modelo de Axelrod, donde la dinámica de interacción cultural se basa en dos premisas: por un lado, la probabilidad de interacción entre individuos es proporcional al número de atributos culturales que comparten; y por otro, la interacción aumenta la similitud cultural entre individuos.

“Hicimos un modelo de agentes, donde cada uno tiene algunas características, en este caso representado por un vector cultural. Una de esas particularidades es si está a favor de la vacunación o no; otras son la elección política, la situación económica, la religión, el club del que es hincha, etc. Es decir, el modelo asume que dos personas tienen más posibilidad de interactuar si son parecidas culturalmente entre sí, y además que a partir de la interacción las similitudes se refuercen. Como consecuencia, se van a formar clusters, grupos que están en contra de la vacunación y no permanecen aislados”, explica Balenzuela.

El trabajo contempla diferentes interacciones entre agentes: a nivel real la proximidad física les permite intercambiar opiniones, pero también generar contagios; por otro lado, las interacciones virtuales a través de medios y redes sociales sólo influencian las opiniones. Por último, se incluye el efecto de los grupos que rechazan las vacunas rotundamente y la acción del estado mediante campañas de vacunación, como fuerza opuesta.


Claudio O. Dorso, Andrés Medus, Pablo Balenzuela, "Vaccination and public trust: A model for the dissemination of vaccination behaviour with external intervention" Physica A 482 (2017) 433–443.

Las huellas que deja el universo en expansión

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Desde que era estudiante Román Scoccimarro indagaba sobre temas de cosmología cuántica y del Universo temprano. Se licenció en el Departamento de Física y en 1992 partió a Chicago a hacer su doctorado. Ese mismo año el satélite COBE descubrió que había fluctuaciones en la radiación cósmica de fondo en distintas direcciones del universo. “Ese hecho hizo que el tema se vuelva mucho más interesante, por lo que decidí volcarme a algo que tenga contacto con las observaciones, no tan teórico”, reconoce el investigador.

Junto a Cora Dvorkin disertan para la comunidad del DF sobre la actualidad de la cosmología en un curso de dos etapas dentro del Programa de Profesores Visitantes. La primera, sobre la formación de estructuras, finalizó la semana pasada y fue dictada por Scoccimarro como profesor invitado. La segunda - impartida por Dvorkin- será sobre la radiación cósmica de fondo: cómo se puede mapear la gravitación, la distribución de materia a partir de las lentes gravitatorias; nucleosíntesis y el origen de los elementos.

“Armamos este curso, que es intensivo, pero abarca varios temas. La mayoría de lo que expliqué en el pizarrón puede ser entendido por un alumno de licenciatura, pero en la plataforma virtual del curso hay información técnica para quienes están haciendo el doctorado”, resume Scoccimarro.

La distribución de galaxias - y las distintas maneras de observarlas-  permite obtener información sobre el Universo temprano. Es decir, “cómo se formaron esos sistemas de estrellas, cuál es la ley de gravedad que acumuló a todas estas galaxias, si es consistente con la relatividad general o no”. El investigador explica en qué está trabajando hoy en la New York University: “Hay información hoy en día que nos permite saber cómo fue ese proceso inflacionario cuando el Universo tenía mucho menos de un segundo. Tratar de deducir toda esa física del Universo temprano que es la única manera de acceder a esas energías que son mucho más altas que las que podemos ver en el acelerador hoy en día. Como un detective vemos el final y tratamos de irnos atrás en el tiempo -miles de millones de años- para entender lo que vemos hoy”.

Sobre el presente inmediato del campo de conocimiento en el que trabaja, Scoccimarro afirma no hay grandes avances en cosmología pero que esperan que sí ocurran en próxima década: “en los últimos quince años no hemos visto cosas nuevas, desde 1998 que sabemos que el universo se acelera, no hemos tenido grandes avances. Pero, hay muchos experimentos nuevos que pueden encontrar cosas muy interesantes, estamos todos los investigadores pendientes de que se lleven a cabo para ver qué sale. Cuando encontremos esas respuestas vamos a tener nuevas preguntas, así es la ciencia”, dice.

Maldacena en el DF

Juan Martín Maldacena baja por las escaleras de un auditorio casi lleno, viene al DF a dar una charla sobre el espacio-tiempo y la mecánica cuántica para estudiantes y graduados de física. Durante una hora y media va a explicar las sorpresas que el conocimiento encuentra en sus fronteras, luego un avión lo llevará de regreso a Princeton: “me gusta estar acá, yo también tomé clases en este lugar”, dice.

Veinte años después de su famosa Conjetura, Maldacena sigue buscando dentro de los agujeros negros, que según lanzó entre risas pueden ser rojos o blancos. “¿Qué pasaría si Romeo y Julieta sortearan los obstáculos de su relación a través de un micro agujero de gusano?”, preguntó al público mientras corrían slides de personas y corazones interactuando bajo los efectos cuánticos en el interior de un agujero negro. 

En su exposición Maldacena habló sobre tendencia actuales en el estudio de la física cuántica en el espacio tiempo y terminó con interrogantes para el futuro de la cosmología, aspectos de la Conjetura que aún necesitan interpretarse para acercarnos a la ansiada “Teoría del todo”.