Podcast CB SyR 507: Tomografía de un pergamino, desextinción de mamíferos, DESI en teorías de cuerdas y simulación cuántica con cúdits de la QED 2D

Te recomiendo disfrutar del episodio 507 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVoox A, iVoox B; ApplePod A, ApplePod B], titulado “Especial CB:X; Rey Arturo; Desextinción; DESI; Retículo”, 12 abr 2025. «La tertulia semanal en la que repasamos las últimas noticias de la actualidad científica. Cara A: CB:X en Tenerife (miércoles 16) (4:00). Tomografía computerizada e imagen multiespectral para leer un antiguo manuscrito del Rey Arturo (9:30). Desextinción. Ratones-mamut y lobos terribles (que no huargos) (24:00). Cara B: Implicaciones de los resultados de DESI sobre una energía oscura dinámica para la teoría de cuerdas (00:01). Simulan una teoría gauge 2D usando cúdits con iones atrapados (37:30). Imagen de portada realizada por Héctor Socas Navarro. Todos los comentarios vertidos durante la tertulia representan únicamente la opinión de quien los hace… y a veces ni eso».

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Descargar el episodio 507 cara A en iVoox.

Descargar el episodio 507 cara B en iVoox.

Como muestra el vídeo participan por videoconferencia Héctor Socas Navarro @HSocasNavarro /@hectorsocas.bsky.social / @HSocasNavarro@bird (@pCoffeeBreak / @pCoffeeBreak.bsky), María Ribes Lafoz @Neferchitty / @Neferchitty.bsky / @neferchitty@mastodon, Alberto Aparici @CienciaBrujula / @CienciaBrujula.bsky, Gastón Giribet @GastonGiribet, y Francis Villatoro @eMuleNews / @eMuleNews.bsky / @eMuleNews@mathstodon.

Agradecemos al Planetario de Castellón por habernos invitado a inaugurar las XXXI Jornadas de Astronomía con una grabación en directo de nuestro podcast con motivo de su décimo aniversario. Ha sido todo un placer poder hablar con todas las cientófilas que nos han acompañado en esta ocasión. Habíamos planificado dos horas, por lo que uno hubo Señales de los Oyentes. Pero muchos (sobre todo los más jóvenes) pudieron hacernos muchas preguntas, que respondimos por placer.

Tras la presentación, Héctor anuncia la grabación del podcast de la semana próxima el miércoles 16 de abril a las 18:00 hora de Canarias, en la sede de la Fundación CajaCanarias de Santa Cruz de Tenerife (https://cajacanarias.com/agenda/).

María nos habla del uso de técnicas de imagen multiespectral y de tomografía computerizada para leer un antiguo pergamino del Rey Arturo (escrito entre 1275 y 1315). El manuscrito se descubrió en el año 2019 en los almacenes de la Biblioteca de la Universidad de Cambridge, identificado como parte de la Suite Vulgate du Merlin, una secuela en francés (escrita por los normandos) de la leyenda del Rey Arturo. Este pergamino “vulgar” se había usado para forrar un libro, por lo que está plegado y dañado. Se teme que si se desdobla de forma física, se dañará mucho, por ello se ha tenido que desdoblar de forma virtual, usando imágenes obtenidas con tomografía (TAC) para explorar su contenido sin dañarlo.

María nos cuenta que se ha realizado una prueba de concepto con esta técnica. Su relevancia es que se pretende usar en muchos otros pergaminos y manuscritos que se conservan en los almacenes de dicha Biblioteca. Más información divulgativa en Jessica Keating, “Modern magic unlocks Merlin’s Medieval Secrets,” University of Cambdrige, 25 Mar 2025.

Alberto nos habla de la desextinción de especies extinguidas, al hilo de dos noticias sobre ratones con pelo tipo mamut y lobos tipo lobos gigantes. La empresa biotecnológica Colossal Biosciences fue fundada por el famoso George Church (Univ. Harvard, EEUU), uno de los padres de las tecnologías CRISPR-Cas9 (que fue candidato firme al Premio Nobel de de Química de 2020). En el genoma del mamut han encontrado los genes asociados al pelaje del mamut, luego han buscado los genes equivalentes en los ratones y los han editado para que sean similares a los del mamut; el resultado han sido ratones con pelo de mamut.

En los ratones se han editado con técnicas CRISPR-Cas9 y de edición de bases (CBE) nada más y nada menos que 14 variantes en 10 genes relacionados con el pelo lanudo del mamut y su adaptación al frío. Los genes editados son Fgf5 (pelo más largo), Tgm3 (pelo rizado), Fam83g (textura lanosa del pelo), Fzd6 (alteración la orientación de los folículos pilosos), Astn2 (afecta al patrón de pelo dorsal transversal), Tgfa (pelo ondulado), Mc1r (color del pelaje más dorado), Fabp2 (metabolismo lipídico y adaptación al frío), Krt25 (pelo rizado), y Krt27 (pelo texturizado tipo mamut). Se ha logrado todo un hito en las tecnologías de edición genómica CRISPR-Cas9 aplicadas a mamíferos. El artículo es Rui Chen, …, George M. Church, …, Michael E. Abrams, “Multiplex-edited mice recapitulate woolly mammoth hair phenotypes,” bioRxiv 641227 (04 Mar 2025), doi: https://doi.org/10.1101/2025.03.03.641227. Más información divulgativa en “Colossal’s Multiplex-Edited Mice Replicate Woolly Mammoth Hair Traits,” GEN, 11 Apr 2025.

Se ha secuenciado el paleogenoma del lobo gigante (Aenocyon dirus), un depredador de Norteamérica durante el Pleistoceno. Por cierto, Héctor, Alberto y María bromean porque en inglés se llama dire wolf (como la banda de rock Dire Straits), que se podría traducir como lobo ominoso, lobo que produce temor, aunque la traducción estándar es lobo gigante. A partir del ADN de huesos fósiles se ha logrado una cobertura de 3.4× para un lobo gigante de hace más de > 13 mil años y de 12.8× para otro de hace más de 72 mil años. Gracias a dichos paleogenomas se ha podido reconstruir el árbol filogenético comparado de este cánido. Se han identificado 80 genes clave para las características anatómicas características del lobo gigante (su tamaño, color, etc.). El artículo es Gregory Gedman, …, George R. R. Martin, George Church, …, Beth Shapiro, «On the ancestry and evolution of the extinct dire wolf,» bioRxiv 647074 (11 Apr 2025), doi: https://doi.org/10.1101/2025.04.09.647074. El artículo ha sido polémico porque algunos de sus autores son famosos, como George R. R. Martin, autor de Juego de Tronos, que es periodista sin ningún conocimiento demostrado sobre paleogenómica.

La empresa Colossal Biosciences ha anunciado la modificación genética exitosa de tres lobos grises con algunos caracteres de lobos gigantes, dos machos bautizados como Rómulo y Remo (en la foto), y una hembra bautizada Khalessi (nombre de Juego de Tronos). Según la publicidad de la empresa, pues no se han publicado los detalles en ningún artículo, se han editado con técnicas CRISPR-Cas19 nada más y nada menos que 14 genes (entre ellos el gen LCORL, involucrado en el crecimiento y el control del tamaño corporal). Por ello se han generado muchas noticias que hablan de desextinción del lobo gigante,  que han sido acompañadas de muchas otras que critican dicho anuncio. La modificación genética realizada no es suficiente para proclamar que se ha logrado una desextinción. De hecho, el lobo gris y el lobo gigante comparten un ancestro común de hace unos 6 millones de años (como los humanos y los chimpancés), siendo el chacal africano más próximo al lobo gigante que el lobo gris. De nuevo, lo único relevante es el avance técnico que supone la modificación genética de muchos genes. Nada más.

Como nos comenta Lluis Montoliu, «La fábrica de criaturas imposibles», Gen-Ética, 12 abr 2025, hay más de 12 millones de variantes genéticas entre el lobo gigante y el lobo gris. Se partió de células progenitoras endoteliales de la sangre del lobo gris que fueron editadas con CRISPR-Cas9. En el ADN nuclear de estas células de lobo gris se modificaron 14 genes. Estos núcleos modificados se clonaron usando óvulos sin núcleo de una perra; dicha perra gestó dichos embriones hasta parir los tres cachorros de lobo gris modificado. Como es obvio, no se ha desextinguido al lobo gigante. Más información divulgativa en Michael Le Page, “No, the dire wolf has not been brought back from extinction,” New Scientist, 07 Apr 2025. Alberto nos presenta en el podcast un debate sobre la ética de las desextinciones. Yo destaca que la gran financiación de la empresa de Church es debida a la relevancia futura de las técnicas de edición genómica simultánea de muchos genes, que en un futuro podrán permitir la edición segura de genomas humanos (con un mercado potencial de miles de millones de dólares).

Gastón nos habla de las implicaciones de los resultados de DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) sobre una energía oscura dinámica que depende del tiempo para la teoría de cuerdas. Nos cuenta la historia de la energía oscura y nos comenta los nuevos resultados de DESI (CB: SyR 505, LCMF 31 mar 2025). Nos comenta que en el contexto de la teoría de cuerdas es muy difícil explicar universos en expansión acelerada, tipo de Sitter (con constante cosmológica positiva), siendo muy fácil describir los que tienen expansión desacelerada, tipo anti de Sitter (con constante cosmológica positiva). Además, hay una serie de conjeturas del pantano (swampland) de Vafa y colaboradores que apuntan en contra de una energía oscura descrita por una constante cosmológica, siendo más razonable que la energía oscura sea descrita por una energía oscura dinámica en el tiempo. Por ello, el resultado de DESI se ha considerado que apunta a favor de la teoría de cuerdas. Pero no se puede afirmar que “DESI confirme la teoría de cuerdas”.

Yo destaco que la mayoría de las soluciones de la teoría de cuerdas predicen gran número de campos escalares (aunque el modelo estándar solo tiene uno, el campo de Higgs). Por ello, en el contexto cuerdista es muy natural que la energía oscura sea dinámica, producto de un campo escalar, o de una combinación de muchos campos escalares. En dicha línea se puede destacar el artículo de Sunhaeng Hur, Vishnu Jejjala, …, Tatsu Takeuchi, “Dynamical Dark Energy, Dual Spacetime, and DESI,” arXiv:2503.20854 [hep-th] (26 Mar 2025), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2503.20854.

Me toca comentar el último artículo de Peter Zoller, que junto a Ignacio Cirac es candidato firme al Premio Nobel de Física por los ordenadores cuánticos de iones atrapados. Pero dicha tecnología necesita un nicho tecnológico, siendo el más natural la simulación cuántica de teorías gauge en el retículo (LGT, por lattice gauge theories). Las simulaciones clásicas son inútiles porque este problema es NP duro (NP hard), pero su simulación cuántica es un problema eficiente (está en la clase BQP). Usando iones atrapados bajo un campo magnético se pueden usar los niveles de Zeeman para codificar cúbits (dos niveles), cútrits (tres), cúquints (cinco) y, en general, cúdits (d niveles). En las simulaciones en el retículo más sencillas, los fermiones se pueden representar mediante cúbits (un sitio ocupado o desocupado por un fermión), mientras que los bosones gauge tienen espín uno y requieren cúdits (un sitio puede estar vacío, ocupado por un bosón, por dos bosones, por tres,  etc.). Los iones atrapados son ideales para esta tarea.

Peter Zoller y sus colegas nos proponen en Nature Physics simular una teoría gauge en un retículo cuadrangular (de juguete, con solo cuatro nodos) para la electrodinámica cuántica (QED) en 2D, con hasta cuatro nodos (con cuatro fermiones entre los que se intercambia un fotón, o una teoría pura, sin fermiones, con tres fotones en dichos cuatro sitios). Se han usado iones de calcio-40 (⁴⁰Ca⁺) bajo un campo magnético externo, con niveles electrónicos de Zeeman: el nivel fundamental S_1/2 (estable) con estados |−1/2〉, y |+1/2〉, el nivel excitado D_5/2 (con vida media ≈1.1 segundos), y el nivel excitado inestable P_1/2 (con vida media ≈9 ns) para explorar el estado de los cúdits. Los cúbits se implementan con las transiciones S_1/2|−1/2〉 D_5/2|−1/2〉, mientras que para los cúquints se usan los restantes estados D_5/2 dados por |−5/2〉, |−3/2〉, |+1/2〉, |+3/2〉, y |+5/2〉; para los cútrits se usan tres de los seis estados de los D_5/2 (hay varias posibilidades). Para operar puertas lógicas unarias y binarias sobre estos cúbits, cútrits y cúquints se usa un láser de banda estrecha (para el cúquint se logra un tiempo de coherencia cuántica de  92± 9 ms, que permite unas diez operaciones cuánticas binarias).

Las simulaciones realizadas son de juguete, por lo que se pueden simular fácilmente en un ordenador clásico. Pero gracias a ello se puede validar la simulación, resultando un buen acuerdo entre los experimentos y las simulaciones mediante un método de Montecarlo. Esta figura ilustra el caso de cuatro fermiones (matter qubits), que representan los estados de ocupación de un fermión izquierdo, un fermión derecho, un antifermión derecho y un antifermión izquierdo, tras la interacción con un bosón gauge con tres estados (qutrit). Lo que prometen estos resultados de juguete es que en un futuro, cuando se simulen decenas de cúbits y cúdits se logre una ventaja cuántica que ponga una alfombra roja para un futuro Premio Nobel de Física para esta tecnología. Como españoles, crucemos los dedos. Alberto dice recordar  que la QED en 2D es integrable, aunque en realidad lo es en 1D (1+1), no siéndolo en 2D (2+1). Gastón recuerda que la QED en 2D tiene características diferentes de la QED en 3D, destacando que muestra confinamiento  de fermiones (como la QCD en 3D). El artículo es Michael Meth, …, Peter Zoller, …, Martin Ringbauer, «Simulating two-dimensional lattice gauge theories on a qudit quantum computer,» Nature Physics (25 Mar 2025), doi: https://doi.org/10.1038/s41567-025-02797-w, arXiv:2310.12110 [quant-ph] (18 Oct 2023); más información divulgativa en el Research Briefing, Nature Physics (28 Mar 2025), doi: https://doi.org/10.1038/s41567-025-02821-z.

Ya que la grabación en directo se inició a las 19:00 horas (en lugar de las 16:00 horas habituales), tuvimos que finalizarla a las 21:00 horas, sin Señales de los Oyentes. ¡Que disfrutes del podcast!

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