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05/08/2016

El teletransporte, ese universo extraño que rige el comportamiento de las moléculas y los átomos, es posible. Allí ocurren cosas tan mágicas como estar en dos sitios a la vez, o trasladarse en un segundo. En el mundo real por ahora es ciencia ficción

Científicos britanicos han realizado nuevos progresos teóricos que pueden abrir el camino a uno de esos logros que parecen de ciencia ficción: el teletransporte. La humanidad está muy lejos de construir un ingenio que nos lleve de un lado a otro del mundo a la velocidad de la luz, como ocurre en Star Trek, pero los investigadores, que publican su artículo en la revista Physical Review, demuestran con cálculos matemáticos que sí es posible realizar esta hazaña en el mundo cuántico, ese universo extraño que rige el comportamiento de las moléculas y los átomos y en el que es posible que ocurran cosas tan mágicas como estar en dos sitios a la vez. Los hallazgos de los físicos británicos servirán principalmente para desarrollar la tan ansiada computación cuántica, y poder enviar información a una velocidad hoy imposible. A partir de ahí, solo el futuro dirá cuál es el límite.

AuNque antes se consideraba solo una ilusión, un equipo de científicos calculó por primera vez en 1993 que el teletransporte podría funcionar. Durante los últimos 20 años, los físicos teóricos han demostrado que las conexiones intensas generadas entre las partículas, como establece la ley cuántica del entrelazamiento, pueden ser la clave para el teletransporte de información. Este ligue implica que un par de partículas cuánticas, por ejemplo dos electrones o dos protones, están intrínsicamente unidos y conservan una sincronización independientemente de si están juntas o en lados opuestos de la galaxia. A través de esta conexión, bits cuánticos (qubits) pueden ser enviados de un lugar a otro.

Ahora, por primera vez, los investigadores han elaborado un modelo matemático que explica cómo aumentar la eficacia de esas conexiones. El equipo también ha ideado una forma generalizada de teletransporte, que permite una amplia variedad de potenciales aplicaciones en la física cuántica. Los físicos esperan que sus hallazgos puedan ser útiles en el campo de la computación cuántica. Los ordenadores cuánticos tendrían una potencia infinitamente mayor que la de un ordenador convencional.

Ordenadores cuánticos para la NASA y los privilegiados

Albert Einstein detestaba la teoría del entrelazamiento cuántico, que él definía como una «acción fantasmal a distancia», pero los investigadores creen que el ligue ha demostrado ser "una característica muy real de nuestro universo, y que tiene un potencial extraordinario para promover todo tipo de quehacer científico".

«Hay una estrecha relación entre el teletransporte y los ordenadores cuánticos, que son dispositivos que aprovechan la mecánica cuántica para realizar cálculos que no serían factibles en un ordenador clásico», afirma Sergii Strelchuk, del departamento de Matemáticas Aplicadas y Física Teórica de Cambridge. "La construcción de un ordenador cuántico es uno de los grandes retos de la física moderna, y esperamos que el nuevo protocolo de teletransporte dé lugar a nuevos a avances en esta área".

El procesador D-Wave Two, un ordenador basado en la física cuántica, lo han comprado por 15 millones de dólares, la NASA y Google.  Se instalará en un centro de la NASA y será compartido por Google y otros científicos.

Construido por la empresa canadiense D-Wave Systems, el procesador utiliza un túnel cuántico para alcanzar soluciones a los problemas matemáticos en fracciones de segundo. Los ordenadores clásicos utilizan millones de transistores  para calcular soluciones matemáticas. Utilizan “bits”, unos y ceros de los principios básicos. Por otra parte, los ordenadores cuánticos usan bits cuánticos o “qubits” que transmiten en unos y ceros a la vez (que operan a una velocidad de aproximadamente 3.600 veces más rápido que los ordenadores corrientes).

Para que entendamos cómo funciona, Google utiliza un ejemplo de cómo encontrar el punto más bajo de la tierra cuando está rodeado de colinas y valles.Por decirlo de alguna forma suben y bajan colinas para llegar a su meta. Los ordenadores tradicionales proporcionan una solución más lenta mediante el escaneo de los puntos progresiva y sistemáticamente. A veces, una ecuación matemática puede tardar hasta 30 minutos para que los equipos convencionales la resuelvan. Por otro lado, los ordenadores cuánticos consideran varios valores al mismo tiempo, por lo que resuelven la ecuación en la mitad de un segundo.

La meta para los ordenadores cuánticos es lograr un salto enorme en el rendimiento del equipo y la D-Wave Systems podría haber hecho lo mismo. Colin Williams, el director de desarrollo de negocio de D-Wave, dijo al New York Times que en unos pocos problemas complejos, el dispositivo era 50.000 veces más rápido que los ordenadores convencionales.

Pero no parece que este dispositivo vaya a sustituir a los equipos tradicionales a corto plazo, ya que los ordenadores cuánticos tienen sus propias limitaciones y, además, son relativamente difíciles de hacer y sobre todo caros.

El mundo de los ordenadores cuánticos, hasta hace unos años, parecía confinado al mundo de la ciencia ficción. Según los expertos, los ordenadores cuánticas podrían producir códigos de cifrado que son casi imposibles de romper, un escenario que ya ha despertado el interés de las empresas militares y privadas norteamercanas que buscan asegurar los datos de inmediato.

El dispositivo comprado por la NASA está ubicado en unas instalaciones de gran tamaño que mantienen el chip enfriado a casi cero grados. La NASA planea  ponerlo a disposición de la investigación.

Google tiene planes para utilizar las instalaciones del Centro de Investigación de la NASA en California, para averiguar un poco más acerca de lo que como utilizar esta tecnología y lo que puede hacer. El Director de Ingeniería de Google Research, Hartmut Neven escribió en un blog: “Esperamos que ayude a los investigadores a construir modelos más eficientes y más precisos para todo, desde el reconocimiento de voz e imágenes, a la búsqueda web, de plegamiento de proteínas (proceso por el que una proteína alcanza su estructura tridimensional). En realidad pensamos que el aprendizaje de la máquina cuántica puede proporcionar la solución de problemas en un proceso más creativo, bajo las leyes conocidas de la física”.

Aunque la historia situaría a Albert Einstein como el padre de la mecánica cuántica, la física que explica el comportamiento de lo más pequeño, en realidad él mismo se resistía a aceptarla y al final acabó convirtiéndose en uno de sus más firmes críticos. No se le puede culpar. Cuando cualquiera se acerca al mundo cuántico, se encuentra con una realidad difuminada, habitada por extrañas partículas que pueden estar en varios sitios a la vez o en varios estados al mismo tiempo. Además, el estado de estas partículas solo se define cuando alguien se decide a mirarlas. ¡Es de locos!

En este sentido, cuentan que una vez Einstein le preguntó a Niels Böhr: «¿De verdad crees que la Luna no está ahí cuando dejas de mirarla?». La experiencia cotidiana y la de Einstein dicen que las cosas están ahí aunque nadie las mire, y que de alguna forma están definidas de modo objetivo: la Luna es la Luna haya o no hombres para mirarla.

Pero la mecánica cuántica viene a decir que eso no pasa con las partículas. Durante decenas de años se ha concluido, al menos hasta que una nueva teoría lo contradiga, que en el mundo de los electrones o los fotones las propiedades no están definidas. Se dice que están superpuestas, lo que significa que ocurren al mismo tiempo y que es el observador es quien las define (la Luna está ahí y no está hasta que alguien la mira). Lo interesante es que este desafío a la realidad cotidiana se ha observado cada vez que los físicos se han atrevido a estudiar de cerca a la materia.

Un estudio que se publicará este mes en «Physical Review Letters» por parte de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT) se ha sumado a todas las investigaciones que desafían al sentido común y que se adentran en el mundo cuántico. Ha confirmado de nuevo que los extraños fenómenos cuánticos ocurren en unas partículas llamadas neutrinos y, por primera vez, ha concluido que este efecto ocurre incluso a distancias gigantescas de cientos de kilómetros. De hecho, este trabajo ha batido un récord, y se puede decir que ha logrado comprobar que la mecánica cuántica ocurre a la mayor distancia hasta el momento.

Mientras que el protocolo de los físicos de Cambridge es completamente teórico, el año pasado un equipo de científicos chinos informaron de que habían teletransportado fotones a través de 143 kilómetros de distancia, rompiendo los registros anteriores. El teletransporte de información por átomos individuales es factible con las tecnologías actuales, pero teletransportar objetos de gran tamaño -como hacía el Capitán Kirk- permanece en el reino de la ciencia ficción.La investigación constituye un espectacular avance en el camino, hoy propio de la ciencia ficción, delteletransporte de seres vivientes completos.

Nunca hasta ahora habíamos estado tan cerca de Star Trek y el impresionante teletransportador que permitía a la tripulación de la nave Enterprise desmaterializarse en un punto y reaparecer instantaneamente en otro. Un equipo mixto de investigadores de las Universidades de Purdue, en Estados Unidos, y Tsinghua, en China, ha elaborado, en efecto, el primer esquema realizado hasta ahora para teletransportar el estado cuántico interno (la memoria) de un microorganismo vivo a otro

El esquema propuesto por Tongcan Li y Zhang-qi Yin prevé el uso de osciladores electromecánicos y circuitos superconductores para lograr su ambicioso objetivo. En un artículo publicado en Science Bulletin, los investigadores proponen también un esquema para crear un estado de "Gato de Schrödinger" en el que un microorganismo puede estar en dos lugares al mismo tiempo.

Este tipo de estudios científicos encantan a la gente. Son tan apasionantes y, al mismo tiempo, sirven de tan poco, que seguro que nos dan para debatir con nuestros amigos un domingo por la tarde. Hablamos de la teletransportación. Ya sabéis “¡Teletranspórtame, Scotty!” y todos esos temas que jovenes estudiosos de todo el mundo repiten gracias a The Big Bang Theory.

El estudio en cuestión ha sido realizado por la investigadora Lindsay Vass y nos indica que nuestro cerebro se encuentra preparado para la teletransportación. Se ha descubierto a través del estudio de distintos parámetros del cerebro y de cómo este ha reaccionado en varios casos en los que unos sujetos han utilizado experiencias de juegos. En ellas se les llevaba a teletransportarse entre distintos lugares para analizar el comportamiento del cerebro en esa acción En  los últimos diez años los expertos teóricos han demostrado que las conexiones entre partículas pueden ser la clave para el ansiado teletransporte, cómo lo establece la ley cuántica del entrelazamiento.

Lo que implica que un par de partículas cuánticas, dos protones o dos electrones están unidos, conservando una sincronía independiente si están juntas,  incluso en lados opuestos de la galaxia. A raíz de esta conexión es posible que los bits cuánticos puedan ser enviados de un lugar a otro.

Este modelo matemático explica cómo aumentar la eficacia de las conexiones, además de idear una forma generalizada de teletransporte, permitiendo una amplia variedad de potenciales aplicaciones física cuántica.

Los especialistas esperan que sus hallazgos puedan ser útiles en el campo de la computación cuántica, los ordenadores cuánticos tienen potencia mayor que la de uno convencional.

Los ordenadores cuanticos que solo tienen la NASA y los privilegiados ahorran días enteros de trabajo

"Una característica muy real de nuestro universo y que tiene un potencial extraordinario para promover todo tipo de quehacer científico", afirman los investigadores.

Sergii Strelchuk, del departamento de Matemáticas Aplicadas y Física Teórica de Cambridge afirma que "hay una estrecha relación entre el teletransporte y los ordenadores cuánticos, que son dispositivos que aprovechan la mecánica cuántica para realizar cálculos que no serían factibles en un ordenador clásico".

"En tanto teletransportar objetos de gran tamaño o personas sigue siendo en parte  ciencia ficción, pero el año recién pasado científicos chinos afirman haber teletransportado fotones a través de 143 kilómetros de distancia,  marcando una clara diferencia con los avances teóricos.

Dos científicos alemanes han logrado teletransportar con éxito información en el mundo clásico sin transferencia de materia o energía. La importancia del experimento radica en que antes la teleportación se realizó en el mundo de las partículas cuánticas, mientras que esta vez se ha aplicado a la física clásica.

"Partículas elementales como los electrones y partículas de luz existen 'per se' en un estado deslocalizado en el espacio", explica  el científico Alexander Szameit, de la Universidad alemana de Jena. O sea, estas partículas pueden con cierta probabilidad estar en lugares diferentes al mismo tiempo. "Dentro de un sistema de este tipo extendido a través de múltiples sitios, es posible transmitir información desde una ubicación a otra sin ninguna pérdida de tiempo", añade.

Sin embargo, subraya el comunicado, el equipo "por primera ha demostrado en un experimento que el concepto de teletransporte no solo persiste en el mundo de las partículas cuánticas, sino también en nuestro mundo clásico.Y en la información.

En su experimento los científicos usaron rayos láser especiales y entrelazados. "Como se puede hacer con los estados físicos de las partículas elementales, las propiedades de los rayos de luz también pueden ser entrelazadas", señala Marco Ornigotti. "Hay que vincular la información que se quiere transmitir a una propiedad particular de la luz."

Los científicos observan que esta teletransportación funciona hasta ahora solo localmente y a distancias cortas. "Pero al igual que en el caso de la nave estelar USS Enterprise [de 'Star Trek'] o en la teleportación cuántica, la información se transmite plenamente y de inmediato, sin ninguna pérdida de tiempo", concluyen.

 Científicos de la NASA teletransportan informacion corentemente.Es rápido.El récord anterior en la fibra óptica era de 6 kilómetros. Este fenómeno complejo de teleportación cuántica podría tener implicaciones para la criptografía, que consiste en la transmisión de información de forma segura, incluidas las comunicaciones entre la Tierra y las naves espaciales.La Tierrra y la Luna.El teletransporte cuántico se puede utilizar para hacer que sistemas como cuentas bancarias sean más seguras a través de distancias más largas. Esto también es importante para la prevención de los ataques a los canales de comunicación en el espacio. «Si te estás comunicando con sus astronautas en Marte, debes impedir que los hackers rompan el canal codificado y les den información falsa», dijo Marsili

«Podemos imprimir el estado de un sistema en otro sistema, incluso cuando los dos están muy separados», dijo Francesco Marsili, ingeniero de microdispositivos del Laboratorio de Propulsión a Chorro(JPL) de la NASA en Pasadena. «El uso de este efecto en las comunicaciones podría ayudar a la construcción de una red de comunicaciones espaciales intrínsecamente segura, es decir,  canales de comunicación que no puede ser hackeados».

Marsili y sus colegas del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST), desarrollan dispositivos que pueden detectar las partículas individuales de luz.«Es difícil detectar un único fotón, por lo que se necesita para hacer un detector sensible», dijo. «Aquí en el JPL, en colaboración con el NIST, hemos desarrollado el detector más sensible en el mundo».

Cómo funciona la teleportación cuántica

El teletransporte cuántico no significa que alguien pueda saltar de Nueva York a Tokio instantáneamente, pero parece ciencia ficción en el sentido de que el estado de una partícula un fotón se destruye en un solo lugar, pero se reproduce en otro sistema remoto sin que las dos partículas hayan interactuado nunca.

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¿Puede el ADN teletransportarse o se trata de una locura de sabios??

El Nobel de Medicina, Luc Montagnier, cree que, bajo ciertas condiciones, el ADN puede transportarse proyectar copias de sí mismo por medio de ondas electromagnéticas 

¿Puede el ADN teletransportarse?

Es una cuestión que, sencillamente, la Ciencia no se había planteado hasta ahora. Y si no fuera porque quien trabaja sobre el tema es ni más ni menos que Luc Montagnier, premio Nobel de Medicina hace años por descubrir una vacuna para el virus del sida. Nadie en su sano juicio estaría dedicando tiempo y recursos a una idea que parece sacada de una novela de ciencia ficción. Sin embargo, Montagnier se ha tomado la cuestión muy en serio, y está terminando de preparar un estudio que verá probablemente la luz en los próximos meses. Mientras, y como aperitivo, ha publicado un resumen de sus trabajos en arXiv. Las reacciones no se han hecho esperar. Y es que los resultados que anuncia el Nobel francés no son para menos: bajo ciertas condiciones, asegura Montagnier, el ADN puede proyectar copias de sí mismo por medio de ondas electromagnéticas; esas mismas ondas pueden ser "recogidas" y almacenadas en agua pura y, gracias a ciertos efectos cuánticos, crear en ella una "nanoestructura" de idéntica forma al ADN original; si además, en la solución "receptora" de las ondas se añaden enzimas replicadoras de ADN, éstas pueden "recrear" el ADN a partir de la "nanoestructura" teletransportada, como si el ADN original estuviera realmente allí mismo. Si se demuestra que estos resultados son correctos, estaríamos ante un descubrimiento tan revolucionario que cambiaría para siempre los fundamentos sobre los que se basa la Química moderna. Las primeras reacciones, sin embargo, no han sido favorables, y expertos de todo el mundo se muestran, como mínimo, escépticos. Algunos han llegado ya a considerar el estudio y sus conclusiones como una "auténtica locura".

Sin campo electromagnético:  los detalles completos de la investigación aún no se conocerían, ya que el trabajo completo de Montagnier todavía no ha sido publicado en una revista científica. Pero el adelanto publicado en "arXiv" proporciona la cantidad suficiente de detalles como para hacerse una idea de cómo Montagnier y sus colegas han llevado a cabo sus experimentos. En esencia, los científicos han utilizado dos tubos de ensayo . El primero contenía un fragmento de ADN (de unos cien pares de bases de longitud). El segundo, agua completamente pura y sin resto alguno de materia orgánica en su interior. Ambos tubos se encerraron después en una cámara especial que anula el campo electromagnético natural de la Tierra, con objeto de que éste no contaminara los resultados del experimento. Por último, ambos tubos fueron enrollados en tubos de cobre de los que emanaba un ligero campo electromagnético. Siete horas después, el contenido de ambos tubos de ensayo fue sometido a reacciones en cadena de la polimerasa (PCR), una técnica ampliamente utilizada por los biólogos moleculares para replicar de forma masiva cualquier fragmento de ADNque se pueda encontrar en la muestra, por pequeño que sea, lo que facilita su identificación y posterior estudio. Y aquí es donde está la sorpresa: según Montaignier, se recuperó ADN de ambos tubos, a pesar de que el segundo sólo contenía agua. Todo son dudas y escepticismo:

Para el célebre científico, la explicación más plausible es que el ADN del primer tubo de ensayo emitió una serie de señales electromagnéticas capaces de "imprimir" su propia estructura a otras moléculas, en este caso a las del agua. Lo cual implica que el ADN debe ser capaz, de alguna manera, de "proyectarse" a sí mismo de una célula a otra. Toda forma de replicación absolutamente nueva y desconocida. Se trataría del equivalente genético de la teleportación cuántica, una técnica de la Física con la que las partículas subatómicas logran transmitir su estado y características de forma instantánea a otras partículas con las que estén entrelazadas.

Las implicaciones de este proceso en el ADN, si se logra determinar su existencia, serían enormes, y abrirían toda una nueva rama de estudio a la biología molecular. Hasta ahora, sin embargo, todo son dudas y escepticismo. Podría ser, por ejemplo, que el agua supuestamente pura del segundo tubo de ensayo no fuera, después de todo, tan pura, y que estuviera contaminada con materia orgánica que Montagnier y sus colegas no lograron detectar. Habrá que esperar, pues, a que se publique el artículo y pase por el procedimiento establecido de "revisión por pares", según el que especialistas independientes evalúan hasta el mínimo detalle de un experimento antes de darlo por bueno. Después, y dado el alcance de la investigación, decenas de laboratorios de todo el mundo intentarán sin duda reproducir los resultados obtenidos por Montagnier. Sólo después de este riguroso escrutínio científico se podrá decir sin miedo a equivocarse que el trabajo constituye un auténtico adelanto científico.

El equipo mixto de investigadores de las Universidades de  Estados Unidos, y China, que  ha elaborado, el primer esquema realizado hasta ahora para teletransportar el estado cuántico interno (la memoria) de un microorganismo vivo a otro. La investigación constituye un espectacular avance en el camino, hoy propio de la ciencia ficción, de teletransporte de seres vivientes completos.

El esquema propuesto por Tongcan Li y Zhang-qi Yin prevé el uso de osciladores electromecánicos y circuitos superconductores para lograr su ambicioso objetivo. En un artículo publicado en Science Bulletin, los investigadores proponen también un esquema para crear un estado de "Gato de Schrödinger" en el que un microorganismo puede estar en dos lugares al mismo tiempo.

En 1935,  Erwin Schrödinger propuso un experimento imaginario que consistía en encerrar un gato vivo dentro de una caja en la que se había introducido también una probeta con gas venenoso y un dispositivo, de una sola partícula radiactiva y que tenía una probabilidad del 50% de desintegrarse en un tiempo dado. Al desintegrarse la partícula, el veneno quedaría liberado y el gato moriría sin remedio. Una vez pasado el tiempo establecido, tendríamos un 50% de probabilidades de que la partícula se haya desintegrado y encontrar que el gato está muerto, y otro 50% de que no haya sido así y el gato siga vivo. En el idioma de la Física Cuántica, estaríamos ante una superposición de dos estados posibles (vivo o muerto) que no se concretará hasta el instante en que se abra la caja. Hasta ese momento, en efecto, podríamos decir sin miedo a equivocarnos que el gato está vivo y muerto al mismo tiempo. Sólo abriendo la caja modificaremos el estado de Superposición y haremos que se concrete una de las dos posibilidades.

Realidades «imposibles»

La idea de Schrödinger sirvió para revelar por primera vez al gran público las profundas implicaciones de la Mecánica Cuántica, en cuyo reino la superposición de estados de las partículas está a la orden del día y es pura rutina para los investigadores, que han tenido que acostumbrarse a realidades "imposibles", como electrones que están en varios lugares a la vez, partículas que se comunican de forma instantánea sin importar la distancia o que, incluso, son capaces de viajar en el tiempo. Desde el hipotético experimento de Schroedinger, los físicos han dedicado décadas de estudio y esfuerzo para tratar de averiguar si las extrañas leyes que rigen en el universo cuántico pueden trasladarse también al mundo macroscópico. Y es que, después de todo, tanto nosotros como todo lo que nos rodea está hecho de partículas.

Por supuesto, se han hecho ya importantes avances. Y en las últimas dos décadas diversos grupos de investigadores han conseguido cada vez mejores resultados a la hora de "teletransportar" estados cuánticos, primero de partículas individuales (un único fotón, en 1997), después de átomos completos, y últimamente de conjuntos cada vez más numerosos de átomos. Recientemente, por ejemplo, un equipo de la Universidad de Colorado logró llevar al estado cuántico toda una membrada de aluminio de 15 micrómetros de diámetro (un micrómetro es la milésima parte de un milímetro), y "teletransportar" sus características y su movimiento a una serie de fotones aislados.

Pero nadie ha conseguido hacer lo mismo con un organismo vivo. Y todos los experimentos llevados a cabo hasta ahora están aún muy lejos de conseguir teletransportar un organismo, o su estado cuántico.

Bacteria cuántica

En su estudio, Tongcang Li y Zhang-qi Yin proponen colocar una bacteria sobre un oscilador electromecánico integrado en un circuito superconductor para conseguir un estado cuántico de superposición en el organismo y teletransportar después ese estado. En principio, el microorganismo es mucho más pequeño que la membrana del oscilador y no debería, por lo tanto, afectar a su funcionamiento. La bacteria, junto a la membrana, serían llevados a un estado cuántico. Después de lo cual, ese estado se podría teletransportar hasta otro organismo distante por medio de circuitos superconductores de microondas. Dado que los estados internos del organismo contienen información, la propuesta de los investigadores supone, en realidad, un esquema para teletransportar esa información, o memoria, de un organismo vivo a otro.

Este es el esquema propuesto por Tongcan Li y Zhang-qi Yin para teletransportar un organismo- Science China Press

La configuración propuesta por Tongcang Li y Zhang-qi Yin constituye también un poderoso microscopio, ya que no solo es capaz de detectar la existencia del spin de electrones individuales (que puede asociarse a determinados defectos genéticos), sino que puede también manipular y detectar sus estados cuánticos, permitiendo su uso como "memorias cuánticas".

En palabras de Li, "proponemos un método sencillo para poner un microorganismo en dos lugares al mismo tiempo, y facilitamos un esquema para teletransportar el estado cuántico de un organismo completo. Espero que nuestro trabajo inspire a otros investigadores para que piensen seriamente sobre la posibilidad de la teleportación cuántica de microorganismos y en sus posibilidades futuras. Nuestro trabajo también proporciona pistas para futuros estudios sobre los efectos de las reacciones bioquímicas en los estados de superposición cuántica de los organismos vivientes".

 

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