Zdrowe serce

Jesteśmy zależni od fal elektrycznych, które regulują rytm naszego serca. Gdy te sygnały zostają zniekształcone, stanowi to potencjalnie śmiertelne zaburzenia rytmu serca. Teraz zespół naukowców z Oksfordu i Stony Brook znalazł sposób, aby precyzyjnie kontrolować te fale - za pomocą światła.

Obie komory serca i neurony w mózgu komunikują się w poprzez sygnały elektryczne, a informacje z podróży w ramach owej komunikacji  przenoszą się szybko z komórki do komórki jako "fale wzbudzenia". Co ciekawe, fale te występują również w wielu innych procesach w przyrodzie, w wyniku reakcji chemicznych w drożdżach i amebach.

Dla chorych na serce istnieją obecnie dwie opcje, aby zachować te fale w ryzach: urządzenia elektryczne (rozrusznik serca) lub leki (np beta-blokery). Jednakże, metody te są stosunkowo prymitywne: mogą zatrzymać lub uruchomić fale, ale nie mogą zapewnić doskonałej kontroli prędkości i kierunku fal. To jest tak, jakby uruchomić lub zatrzymać łódkę, ale bez możliwości jej kierowania.

Dr Gil Bub, z Oxford University wyjaśnił: "Gdy występuje blizna na sercu lub zwłóknienie, może to spowodować częściowe spowolnienie fali. To z kolei może spowodować re-uczestniczące fale, które spiralnie otaczają się wokół tkanki, powodując, że serce zaczyna bić zbyt szybko, co może być śmiertelnie groźne. Jeśli możemy kontrolować te spirale, możemy temu zapobiec”.

Optogenetyka wykorzystuje modyfikowane genetycznie zmiany komórek, tak, że mogą być aktywowane przez światło. Do tej pory, było to głównie wykorzystywane do uruchamiania poszczególnych komórek lub uruchomienia fal wzbudzenia w tkance.

Białko zwane channelrhodopsin zostało dostarczone do komórek serca z zastosowaniem technik terapii genowej, tak że mogą one być sterowane przez światło. Następnie przy użyciu sterowanego komputerowo projektora światła, zespół był w stanie sterować prędkością fal sercowych, ich kierunkiem, a nawet położeniem spirali w czasie rzeczywistym - ​​naukowcy są w stanie przeprowadzać eksperymenty na poziomie szczegółowości, wcześniej dostępnym tylko przy użyciu modeli komputerowych. Mogą teraz porównać modele na doświadczeniach z rzeczywistych komórek, co oznacza potencjalnie poprawę naszego zrozumienia, jak działa serce.

Poziom precyzji przypomina to, co można zrobić w modelu komputerowym, jednak tutaj było to robione w prawdziwych komórkach serca, w czasie rzeczywistym.

Precyzyjna kontrola kierunku, prędkości i kształtu takich fal wzbudzenia oznaczałaby bezprecedensową bezpośrednią kontrolę funkcji w samym sercu lub mózgu, bez konieczności skupiania się na manipulowanie każdą komórkę pojedynczo. Ta idealna terapia pozostaje w sferze science - fiction, aż do teraz.

Kwestią kluczową jest to, aby zmodyfikować serce, by było czułe  na światło oraz to, by światło dostawało się do pożądanych miejsc. Jednakże, dzięki terapii genowej i miniaturyzacji urządzeń optycznych jest to wykonalne.

Czas życia...atomu

Naukowcom z Chalmers University of Technology udało się doświadczenie, podczas którego spowodowali, że atom przetrwał dziesięć razy dłużej niż normalnie, a dokonali tego umieszczając go przed lustrem.

Jeśli dodaje się energii do atomu, to zwykle trwa trochę czasu, zanim atom traci ją i powraca do pierwotnego stanu. Czas ten jest nazywany czasem życia stanu atomu. Naukowcy z Chalmers University of Technology umieścili imitowany atom w określonej odległości przed zwarciem, który działa jak lustro. Zmieniając odległość do lustra, mogą uzyskać atom, który żyje dłużej nawet do dziesięciu razy.

Sztuczne atom jest w rzeczywistości nadprzewodzącym obwodem elektrycznym. Podobnie jak w przypadku atomu, można go ładować energią wzbudzeniową, którą ten następnie wydziela się w postaci świetlnych cząstek. W tym przypadku, światło ma znacznie niższą częstotliwość niż zwykłe światło, a w rzeczywistości są to mikrofale.

"Pokazaliśmy, w jaki sposób możemy kontrolować czas życia atomu w bardzo prosty sposób," mówi Per Delsing, profesor fizyki i lider zespołu badawczego. "Że można zmieniać trwałość atomu przez zmianę odległości między atomem i lustrem. Jeśli czas życia atomu - w pewnej odległości od zwierciadła -  jest przedłużony o taką długość, że nie jest możliwe w ogóle obserwowanie go, oznacza to, że możemy ukryć atom przed lustrem ", kontynuuje.

Eksperyment przeprowadzany jest w ramach współpracy między doświadczalnymi i teoretycznymi fizykami w Chalmers; ci drudzy opracowali teorię, jak czas istnienia atomu różni się w zależności od odległości do lustra.

Powodem, dla którego atom umiera, czyli wraca do pierwotnego stanu, jest to, że widzi bardzo małe zmiany w polu elektromagnetycznym, które muszą istnieć z powodu teorii kwantowej, znanej jako fluktuacje próżni.

Gdy atom jest umieszczony przed lustrem, współdziała z jego lustrzanym odbiciem, które zmienia wielkość fluktuacji próżni, w stosunku do której atom jest eksponowany. System, który naukowcy Chalmers zastosowali w budynku szczególnie dobrze nadaje się do pomiaru fluktuacji próżni - w przeciwnym razie jest to bardzo trudne do zmierzenia.

Kwantowe koty

Niektórzy uważają koncepcje nauki kwantowej za mylące lub nieintuicyjne. Einstein nazwał efekty kwantowe jako:  "upiorne". Aby pomóc ludziom lepiej zrozumieć niektóre z podstawowych pojęć nauki kwantowej, Instytut Quantum Computing (IQC) na University of Waterloo stworzył grę: „Kwantowe koty”.

Gra wykorzystuje koty zachowujące się w czterech głównych kategoriach - klasycznej, kwantowej superpozycji, tunelingu i niepewności – gracz musi uratować kocięta uwięzione w pudełkach. Gracze mogą uruchomić różne koty i używać ich kwantowych zachowań, aby otworzyć pudełka.

"Kwantowe koty" zostały opracowane we współpracy z Uniwersytetem w Waterloo Games Institute. Studenci i wykładowcy z całego kampusu współpracowali nad ideą i rozbudowaniem tej gry.

Kwantowe technologie wyłaniają się z laboratoriów badawczych na całym świecie coraz szybciej i szybciej. Od bardzo bezpiecznej komunikacji do bardzo czułych urządzeń i potężnych komputerów kwantowych - te technologie obiecują przekształcić nasz sposób życia, pracy i zabawy.

"Ta gra to świetny sposób do zapoznania się z koncepcjami nauki kwantowej", powiedział Tobi Day-Hamilton, zastępca dyrektora, komunikacji i strategicznej inicjatywy na IQC.

Kwantowe koty jest dostępne do pobrania z App Store Google, wkrótce będzie dostępna na iTunes i BlackBerry World.

Źródło: http://www.techpageone.co.uk/en/technology/data-deduplication-and-quantum-cats/#.VhToo_ntmko 

W grze uczestniczą 4 koty:

1. Classy - klasyczny kot. Zachowuje się tak,  jak można się spodziewać - wiesz, dokąd idzie i skąd. Podąża prawami Newtona i Galileusza.

2. Schrö - Nigdy nie wiadomo, czy Schrö jest w pudełku, czy też nie. Ma zdolność do bycia w różnych stanach w tym samym czasie. Mógł być tutaj, mógł być tam i tu!

3. Digger - Nagle pojawia się po drugiej stronie bariery, nawet wtedy, kiedy nie ma na to siły!

4. Fuzzy - Nigdy nie jesteś pewien, gdzie znajduje się ten kot. Istnieje limit, jak wiele informacji można o nim posiadać.

 Instytut Quantum Computing to światowej klasy ośrodek badawczy w dziedzinie kwantowej informatyki i technologii na Uniwersytecie Waterloo. Eksperymentatorzy i teoretycy robią potężne postępy, pogłębiają zrozumienie informacji kwantowej oraz przyspieszają rozwój technologii kwantowej z aplikacjami obliczeń kwantowych do czujników kryptografii kwantowej.