Testowanie możliwości udoskonalenia implantów do leczenia padaczki

Naukowcy przetestowali trzy sprawdzone i jeden całkiem nowy materiał jako potencjalne powłoki dla sond wszczepianych w miękką tkankę mózgową.

Opublikowany niedawno przez Uniwersytet w Glasgow w Szkocji http://www.gla.ac.uk/news/headline_972292_en.html (artykuł) donosi o przełomowych badaniach nad materiałami, które mogą pomóc w bezpiecznym wszczepianiu nowych rodzajów sond do mózgu. Badania wspierane w ramach finansowanych ze środków UE projektów http://hermes-fet.eu/welcome (HERMES) i http://www.intuitive-itn.eu/ (INTUITIVE) mogą przybliżyć nas do wynalezienia leku na jeden z rodzajów padaczki.

W ramach opublikowanych na łamach czasopisma „Advanced NanoBiomed Research” http://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anbr.202200117 (badań) naukowcy z Glasgow i ich koledzy z Uniwersytetu w Modenie i Reggio Emilia we Włoszech oraz Włoskiego Instytutu Technologii zbadali nowe rozpuszczalne powłoki, które mogłyby pomóc w bezpiecznym wprowadzeniu elastycznego implantu do mózgu. Gdyby udało się to osiągnąć, implant mógłby pomóc w kontrolowaniu padaczki skroniowej — choroby, która bywa oporna na leczenie farmakologiczne.

Według autorów artykułu, sondy neuronowe zdolne do głębokiej stymulacji mózgu są obiecującą metodą leczenia tego typu padaczki. Materiałem obecnie wykorzystywanym do budowy sond do głębokiej stymulacji mózgu jest krzem. Przyczynia się to jednak do powstawania blizn wokół miejsca wszczepienia sondy, „co związane jest z niedopasowaniem sztywnych sztucznych materiałów do tkanki miękkiej mózgu”.

Elastyczne sondy wykonane z nowych, podatnych na zginanie materiałów mogą bardziej nadawać się do implantacji w miękkiej tkance mózgowej. Większa elastyczność może jednak oznaczać większe ryzyko zgięcia lub złamania sondy po wprowadzeniu jej do tkanki mózgowej, dlatego należy rozwiązać ten problem, zanim sonda będzie mogła być stosowana jako implant.

Zespół zbadał zatem cztery różne materiały biologiczne jako powłoki usztywniające dla elastycznych sond neuronowych: sacharozę, maltozę i fibroinę, które były również testowane we wcześniejszych badaniach, a także alginian, naturalnie występujący polisacharyd obecny w brązowych wodorostach. Takie tymczasowe usztywnienie umożliwiłoby sondom dotarcie do celu bez ryzyka zgięcia lub złamania, a następnie rozpuściłoby się po skutecznej implantacji.

Naukowcy odkryli, że spośród czterech badanych materiałów fibroina sprawdziła się najlepiej, zwiększając siłę potrzebną do wyboczenia sondy po wprowadzeniu do tkanki mózgowej z 0,31 miliniutona (mN) — w przypadku sondy niepowlekanej — do 75,99 mN. Drugim najskuteczniejszym materiałem okazał się alginian, który zwiększył siłę wyboczenia do 15 mN, podczas gdy sacharoza i maltoza nie wykazały znaczącego wzrostu siły wyboczenia.

Przeprowadzono również testy, aby sprawdzić, jak długo powłoki rozpuszczają się w środowisku zbliżonym do środowiska mózgu. Materiały z fibroiny i alginianu były bardziej odporne na rozpuszczenie w porównaniu do pozostałych dwóch, co w praktyce może zapewnić neurochirurgom więcej czasu na wszczepienie sond. Następnie zespół przetestował materiały z fibroiny w próbkach mózgów jagniąt i szczurów, aby uzyskać więcej informacji na temat ich działania w mózgach podobnych do ludzkich.

„Wyniki przeprowadzonych przez nas testów były naprawdę obiecujące w zakresie tworzenia powłok dla przyszłych elastycznych sond neuronowych, które mogłyby pomóc w bezpiecznym wprowadzaniu ich do obszarów docelowych mózgu”, stwierdza główna autorka badania Maria Cerezo-Sanchez z Uniwersytetu w Glasgow. „To ekscytujący krok naprzód, który zachęca nas do dalszego badania potencjału materiałów wykorzystywanych w procedurach wszczepiania implantów neuronowych”. Zarówno projekt HERMES (Hybrid Enhanced Regenerative Medicine Systems), jak i projekt INTUITIVE (INnovative Network for Training in ToUch InteracTIVE Interfaces) zakończą się w 2024 roku.

Więcej informacji:
http://hermes-fet.eu/welcome (strona projektu HERMES)
http://www.intuitive-itn.eu/ (strona projektu INTUITIVE)

Na podstawie informacji uzyskanych z projektów i komunikatów prasowych

HERMES, INTUITIVE, padaczka, mózg, implant, tkanka mózgowa, sonda neuronowa, powłoka, fibroina

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Rzadki dostęp do pacjentów z implantami wewnątrzczaszkowymi daje wgląd w to, jak powstają wspomnienia

Bardzo niewiele wiadomo o tym, w jaki sposób mózg przechowuje informacje, które później wykorzystuje, mimo że są one niezbędne dla funkcji poznawczych. Lepsze zrozumienie tego procesu mogłoby usprawnić badania nad zaburzeniami pamięci w chorobach zwyrodnieniowych, takich jak otępienia związane z wiekiem.

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Prace nad bezprzewodowymi implantami neuronowymi przyszłości

W ramach finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu IoN powstała zminiaturyzowana, zużywająca niewielką ilość energii technologia bezprzewodowego zasilania implantów medycznych za pomocą ultradźwięków.

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Innowacyjny nośnik leków może wspomóc leczenie stwardnienia rozsianego

Wprowadzany przez nos do mózgu nośnik leków może przyczynić się do powstania bardziej specyficznych i skutecznych terapii stwardnienia rozsianego, w efekcie poprawiając jakość życia tysięcy pacjentów.

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Zaawansowane narzędzie cyfrowe oferuje lepsze wsparcie dla operacji u pacjentów z padaczką

Naukowcy prowadzący projekt Human Brain Project opracowali narzędzie obliczeniowe pozwalające z większą precyzją wskazywać dotknięte zmianami obszary mózgu u pacjentów z padaczką. Zespół korzysta teraz z nowej infrastruktury badawczej o nazwie EBRAINS, by podnieść dokładność opracowanych narzędzi.

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Nowa proteza niewykrywalna w USG umożliwia nowe podejście do leczenia raka mózgu

W ramach finansowanego ze środków UE projektu INTRA opracowano pierwszą na świecie wszczepianą protezę niewykrywalną w USG, która znajdzie zastosowanie w zabiegach neurochirurgicznych.

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Presentación del mayor procesador fotónico cuántico hasta la fecha

Un novedoso chip de procesamiento fotónico cuántico de veinte modos, compatible con fuentes de luz de puntos cuánticos, impulsa la computación cuántica fotónica europea.

Los ordenadores cuánticos prometen llevar la computación mucho más allá de lo que los ordenadores actuales son capaces, pero este potencial aún no se ha hecho realidad. En su búsqueda de una forma de demostrar la supremacía cuántica, los investigadores que trabajan en el proyecto financiado con fondos europeos PHOQUSING están desarrollando un sistema computacional híbrido basado en una fotónica integrada puntera que combina procesos clásicos y cuánticos.

El objetivo del proyecto es desarrollar una máquina de muestreo cuántico que sitúe a Europa en la vanguardia de la computación cuántica fotónica. Con esto en mente, QuiX Quantum (los Países Bajos), socio del proyecto PHOQUSING, ha creado el mayor procesador fotónico cuántico compatible con puntos cuánticos (cristales semiconductores de tamaño nanométrico que emiten luz de varios colores cuando se iluminan con luz ultravioleta). El procesador es el componente central de la máquina de muestreo cuántico, un dispositivo de computación cuántica a corto plazo capaz de ofrecer una ventaja cuántica.

Tal y como se señala en una http://www.quixquantum.com/news/quix-quantum-delivers-a-quantum-photonic-processor-for-europe (noticia) publicada en el sitio web de QuiX Quantum: «Se cree que las máquinas de muestreo cuántico basadas en la luz son muy prometedoras a la hora de ofrecer una ventaja cuántica. El problema de extraer muestras de una distribución de probabilidad —un proceso demasiado complejo matemáticamente para un ordenador convencional— puede resolverse fácilmente dejando que la luz se propague [sic] a través de estas máquinas de muestreo cuántico. El elemento central de las máquinas de muestreo cuántico son los interferómetros ópticos lineales a gran escala, es decir, los procesadores fotónicos».

El procesador desarrollado por el equipo de investigación es un chip fotónico de nitruro de silicio de 20 modos con un tamaño récord que está optimizado para su uso en el rango de longitudes de onda del infrarrojo cercano y funciona a una longitud de onda de 925 nanómetros. Según se afirma en un http://www.youtube.com/watch?v=iLlFcCMo1NE (vídeo de un seminario web) en el que se presenta el procesador, es probable que los 20 modos de entrada, con 190 celdas unitarias y 380 elementos ajustables, hagan que este procesador sea el chip fotónico más complejo disponible en la actualidad. Además del gran número de modos, las características clave del procesador fotónico cuántico son las bajas pérdidas ópticas (de 2,9 decibelios por modo) y la alta fidelidad (99,5 % para las matrices de permutación y 97,4 % para las matrices aleatorias de Haar). El procesador preconfigurado también permite una interferencia cuántica de alta visibilidad (98 %).

Tal como el profesor Fabio Sciarrino, coordinador del proyecto PHOQUSING (PHOTONICS QUANTUM SAMPLING MACHINE) de la Sapienza Università di Roma (Italia) observa en la noticia de QuiX Quantum: «La tecnología fotónica de alto rendimiento consolidada que proporciona QuiX Quantum es crucial para el éxito del proyecto, ya que aborda la necesidad de una transición de la ciencia a la tecnología, un paso imprescindible para desarrollar una computación cuántica útil». El proyecto reúne a siete socios de Francia, Italia, los Países Bajos y Portugal: cinco organizaciones académicas y de investigación y dos industriales, todos ellos líderes europeos en el campo del procesamiento de la información cuántica y la fotónica integrada.

Para más información, consulte:
http://www.phoqusing.eu/ (Sitio web del proyecto PHOQUSING)

Basado en información del proyecto y en artículos aparecidos en medios de comunicación

PHOQUSING, cuántico, fotónico, procesador, computación, chip, computación cuántica

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La fotónica revoluciona el tratamiento de imágenes

Unos investigadores respaldados por la Unión Europea analizan la evolución de las redes neuronales convolucionales fotónicas integradas y presentan dos métodos alternativos para mejorar el rendimiento de vanguardia.

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Un conmutador óptico sin calor impulsa la tecnología de computación cuántica

Un nuevo método para controlar fotones individuales sin generar calor permite integrar conmutadores ópticos y detectores de fotón único en un único chip.

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Superar el récord de comunicación cuántica a larga distancia

Una empresa de tecnología informática, respaldada por la Unión Europea, ha demostrado la posibilidad de comunicaciones cuánticas a través de 600 km de fibra óptica, lo cual nos acerca mucho más al internet cuántico.

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¿Misión imposible? Detener la luz durante fracciones pequeñas de segundo

Un equipo de científicos puede detener y liberar fotones individuales con solo pulsar un botón. Su técnica puede utilizarse para diversas aplicaciones, como las comunicaciones sin errores.

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La investigación cuántica financiada con fondos europeos se pone manos a la obra

Una empresa emergente de tecnología cuántica está construyendo el primer ordenador cuántico escalable del mundo en una carrera contra los principales agentes del sector.

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El procesamiento cuántico se amplía y da el salto de la teoría a la realidad

El proyecto VLS-QPP ha trabajado en una nueva generación de procesador de fotónica cuántica y en los algoritmos para explotar plenamente sus capacidades. Las posibles aplicaciones abarcan desde la ciencia médica hasta la seguridad de datos.

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Apporter un éclairage sur le cerveau humain

Des chercheurs soutenus par l’UE ont mis au point un modèle 3D à taille réelle de l’hippocampe humain.

Des chercheurs soutenus par les projets http://www.humanbrainproject.eu/en/ (HBP SGA3) et http://cordis.europa.eu/project/id/800858/fr (ICEI), financés par l’UE, ont créé un nouveau modèle à haute résolution de la région Cornus Ammonis-1 (CA1) d’un hippocampe humain droit. Selon http://www.nature.com/articles/s43588-023-00417-2 (l’étude) publiée dans la revue «Nature Computational Science», cette méthode de calcul pourrait également permettre de générer des modèles d’échafaudages à taille réelle d’autres régions du cerveau humain à partir d’images obtenues par microscopie.

Ce modèle reproduit la structure et l’architecture de la région CA1, ainsi que la position et la connectivité relative des neurones. Il a été développé à partir d’un ensemble de données à taille réelle d’images à haute résolution disponibles dans l’Atlas http://bigbrainproject.org/ (BigBrain) et qui seront bientôt accessibles sur http://ebrains.eu/ (EBRAINS), une infrastructure de recherche numérique créée par le Human Brain Project.

«La quantité de données sur les neurones individuels du cerveau humain est très limitée, tant en termes de coordonnées 3D relatives que de connectivité entre les neurones», commente l’auteur principal de l’étude, le professeur Michele Migliore du Conseil national de la recherche, Italie, partenaire des projets HBP SGA3 et ICEI, dans un http://www.humanbrainproject.eu/en/follow-hbp/news/2023/03/24/human-brain-project-researchers-develop-new-full-scale-3d-structural-model-human-hippocampus/ (article) publié sur le site web de Human Brain Project. «Nous avons réalisé une opération d’exploration de données sur des images à haute résolution de l’hippocampe humain, recueillies dans la base de données de BigBrain. La position des neurones individuels résulte d’une analyse détaillée de ces images.»

L’algorithme de traitement d’image personnalisé qui a été développé permet d’obtenir une distribution réaliste du positionnement des neurones. Comme l’explique l’article, un algorithme a également été créé pour générer la connectivité neuronale en estimant les formes dendritiques et axonales. «Les dendrites et les axones peuvent être classés en catégories selon la forme générale de leurs extensions: par exemple, certains prennent la forme de cônes étroits, d’autres ont une large extension complexe qui peut être estimée par des volumes géométriques spécifiques, et la connectivité des neurones avoisinants change en conséquence», explique la coauteure principale, la docteure Daniela Gandolfi de l’université de Pavie, Italie, partenaire des projets HBP SGA3 et ICEI. «Notre algorithme analyse des images à haute résolution et, après la création de formes géométriques spécifiques à associer à des propriétés morphologiques, il nous permet de calculer la probabilité que deux neurones soient connectés. Cette méthode fournit non seulement le positionnement 3D des neurones, mais aussi leur connectivité.»

Afin de valider leur modèle 3D, les chercheurs ont comparé la densité des neurones dans le modèle avec des études actuelles sur l’hippocampe, et ont conclu qu’elles correspondaient. L’ensemble de données et la méthodologie d’extraction se trouvent sur la plateforme EBRAINS. «Notre principal objectif en réalisant cette étude était de rendre ces données facilement accessibles pour le HBP et l’ensemble de la communauté neuroscientifique. Nous utilisons désormais la même approche pour modéliser d’autres régions du cerveau.» HBP SGA3 (Human Brain Project Specific Grant Agreement 3) et ICEI (Interactive Computing E-Infrastructure for the Human Brain Project) s’achèvent en septembre 2023.

Pour plus d’informations, veuillez consulter:
http://www.humanbrainproject.eu/en/ (site web de Human Brain Project)
http://ebrains.eu/ (site web de EBRAINS)

D’après des informations communiquées par le projet et des communiqués de presse

HBP SGA3, ICEI, Human Brain Project, HBP, humain, cerveau, hippocampe, neurone

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Un outil virtuel pour traiter l’épilepsie

Une technique de modélisation personnalisée du cerveau, mise au point avec le soutien de l’UE, s’avère prometteuse pour détecter les zones du cerveau susceptibles de provoquer des crises d’épilepsie.

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Les drosophiles, minuscules mais étonnamment intelligentes

Le cerveau des drosophiles est capable de choses normalement uniquement associées aux mammifères. Selon une nouvelle étude, ces minuscules insectes possèdent des capacités d’attention, de mémoire de travail et de conscience.

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Un nouveau logiciel libre de simulation et d’analyse de modèles de réseaux cérébraux réduit les obstacles à la recherche sur le cerveau, par la simulation du cerveau en tant que service cloud.

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Une équipe de scientifiques a développé un atlas 3D du cerveau qui relie des données concernant ses différentes caractéristiques.

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Ouvrir la voie aux implants neuronaux sans fil de demain

Le projet IoN, financé par l’UE, a développé la technologie d’alimentation sans fil basée sur les ultrasons la plus petite et la plus économe en énergie pour les implants médicaux.

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Un article récemment publié examine la manière dont les neurosciences numériques se sont développées, où elles en sont aujourd’hui et les avancées envisagées pour les dix prochaines années.

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Des scientifiques soutenus par l’UE ont utilisé des modèles miniatures simplifiés du cerveau humain pour comprendre comment les mutations d’un gène associé à un risque élevé d’autisme affectent le développement du cerveau.

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EXCELLENCE SCIENTIFIQUE - Technologies futures et émergentes (FET)

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Spitzenforschung und Innovation zu Quantentechnologien fördern

Die 24 Gewinner der Aufforderung zur Vorschlagseinreichung 2023 der QuantERA-Initiative stehen fest. Sie werden Finanzierungen für ihre Forschung zu Quantentechnologie erhalten.

Das QuantERA-Netzwerk hat die Gewinner der Aufforderung zur Vorschlagseinreichung im Bereich Quantentechnologie 2023 bekanntgegeben. Mit dieser Finanzierung können die 24 Projektkonsortien neue Forschungsideen verfolgen, mit denen revolutionäre Erkenntnisse in Bereichen von der Medizin und Meteorologie bis zum Bankwesen und der Telekommunikation aufgedeckt werden könnten.

Das QuantERA-Programm wurde 2014 ins Leben gerufen und ist ein führendes europäisches Netzwerk mit Organisationen zur Forschungsförderung aus 31 Ländern. Das Ziel ist, Spitzenforschung und Innovation zu Quantentechnologien zu fördern. Das Programm wird derzeit im Rahmen des EU-finanzierten Projekts http://quantera.eu/ (QuantERA II) fortgeführt, das auf dem Erfolg des Vorgängerprojekts QuantERA I (2016-2022) beruht. Mit QuantERA II wird der wachsende Bedarf an gemeinschaftlichen Bemühungen und gemeinsamen Förderformen im höchst interdisziplinären Bereich der Quantentechnologien gedeckt.

Die Aufforderung zur Vorschlagseinreichung 2023 wurde von 35 Förderorganisationen aus 28 Ländern ausgegeben. Die 24 Gewinnervorschläge wurden von 122 internationalen Forschungsteams eingereicht und aus 101 Vorschlägen von 486 Teams ausgewählt. Für die erfolgreichen Projekte wird eine Finanzierung in Höhe von 29 Mio. EUR empfohlen. Zwei Themen werden abgedeckt: Quantenphänomene und -ressourcen (QPR) und angewandte Quantenwissenschaft (AQS). Bei QPR geht es um die Grundlagen für die Quantentechnologie der Zukunft, bei AQS um die Umwandlung von Quanteneffekten und bekannten Konzepten der Quantenwissenschaft in technologische Anwendungen und neue Produkte. Die jeweiligen Forschungsbereiche sind: Quantenkommunikation, Quantensimulation, Quanteninformatik, Quanteninformationswissenschaft und metrologische Quantensensorik und -bildgebung.

Da es durch die höchst interdisziplinäre Natur der Forschung zu Quantentechnologien nicht möglich ist, die Arbeit auf eine einzige Einrichtung oder ein Land zu beschränken, stehen bei QuantERA kollaborative Bemühungen und Finanzierungen im Vordergrund. Daher werden die 15 Projekte zu QPR von Organisationen aus Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Italien, Kroatien, Lettland, Polen, Schweden, der Schweiz, Slowenien, Spanien und Tschechien organisiert. Die koordinierenden Einrichtungen sind in Tschechien, Dänemark, Deutschland, Spanien, Frankreich, Kroatien, Lettland, Luxemburg, Polen und der Slowakei ansässig. Die neun Projekte zu AQS werden durch Einrichtungen aus Finnland, Israel, den Niederlanden, Österreich, Polen, Spanien und dem Vereinigten Königreich koordiniert, die Finanzierung stammt von Organisationen aus Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Israel, Litauen, den Niederlanden, Österreich, Polen, der Schweiz, Spanien, Tschechien, der Türkei, Ungarn und dem Vereinigten Königreich.

„Über die QuantERA-Aufforderung 2023 wurden zahlreiche hochwertige Vorschläge zum Grundlagenthema ‚Quantenphänomene und -ressourcen‘ und dem translationalen Thema ‚Angewandte Quantenwissenschaft‘ eingereicht“, berichtet der wissenschaftliche Koordinator des QuantERA-Programms, Konrad Banaszek, in einer http://quantera.eu/results-of-the-quantera-call-2023/ (Pressemitteilung) auf der QuantERA-Website. „Die Liste der finanzierten Projekten spiegelt klar das enorme Potenzial der Quantenwissenschaft und -technologie im Bereich spannender neuer Forschungsansätze und innovativer Möglichkeiten, wissenschaftliche Ergebnisse in technologische Anwendungen und neue Produkte zu übertragen, wieder. Das QuantERA-Programm ist ein einzigartiger Fördermechanismus, der sich dadurch auszeichnet, kollaborative Forschungsarbeiten zu unterstützen, bei denen Fachwissen aus traditionellen wissenschaftlichen Disziplinen aus Europa und darüber hinaus kombiniert wird.“

QuantERA war auch an der Organisation der http://quantera.eu/conference-on-qt-madrid_2023/ (Konferenz zu Quantentechnologien in Europa) beteiligt, die am 22. und 23. November 2023 unter dem spanischen EU-Ratsvorsitz in Madrid stattfand. Auf der Konferenz konnten Forschende, Führungskräfte und Vertreterinnen und Vertreter der Praxis ihr Wissen austauschen und die Herausforderungen bei der Entwicklung von Quantentechnologien in Europa besprechen. Das Projekt QuantERA II (QuantERA II ERA-NET Cofund in Quantum Technologies) endet im Jahr 2026.

Weitere Informationen:
http://quantera.eu/ (QuantERA-Projektwebsite)

Gestützt auf Projektinformationen und Medienberichte

QuantERA II, Quanten, Quantentechnologie, Aufforderung zur Vorschlagseinreichung, Forschung, Forschung und Innovation

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Hochempfindliche Nanodrähte erkennen Ionenstrahlen

EU-unterstützte Forscher führen vor, wie mit supraleitenden Nanodrahtdetektoren einzelne Protein-Ionen bei niedrigen Aufprallenergien effizient nachgewiesen werden können.

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Wärmefreier optischer Schalter bringt Technologie der Quanteninformatik voran

Eine neue Methode zur Kontrolle einzelner Photonen ohne Wärmeerzeugung ermöglicht die Integration von optischen Schaltern und Einzelphotonendetektoren in einen einzigen Chip.

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Quanteninformationen von „Alice“ zu „Charlie“ übermitteln

Einem wissenschaftlichen Team ist es gelungen, Informationen über ein Netzwerk mit drei Knoten zu teleportieren – ein wichtiger Grundstein für die Quantennetzwerke von morgen.

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Alltagstransistoren ebnen den Weg zur Massenproduktion von Quantencomputern

Indem sie Transistoren als Qubits verwendeten, konnten Forschende mit EU-Unterstützung einen großen Schritt näher an die industrielle Fertigung von Quantenprozessoren herankommen.

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Ein Quantensprung zu Supraleiterdioden

In der Forschung wurde ein Weg gefunden, Dioden aus Supraleitern herzustellen. Diese neuartigen Bauelemente, die bei viel niedrigeren Betriebstemperaturen als Halbleiterdioden arbeiten, besitzen das Potenzial, in der Quantentechnologie zum Einsatz zu kommen.

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Supraleiter

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Ein neues Halbmetall trifft ins Quantenschwarze

Die Entdeckung der außergewöhnlich reinen Eigenschaften eines neuen Halbmetalls bildet die Grundlage für eine neue Klasse an Quantenmaterialien, die leistungsstarken neuen Quantentechnologien den Weg ebnen könnten.

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Doppelter Spaß mit Hochleistungsrechnen plus Quantensimulation

Ein hybrides Modell, bei dem zwei Quantensimulatoren in zwei Supercomputern integriert sind, ebnet den Weg für die Post-Exascale-Ära.

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/Naturwissenschaften/Informatik und Informationswissenschaften/künstliche Intelligenz/maschinelles Lernen

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WISSENSCHAFTSEXZELLENZ - Künftige und neu entstehende Technologien (FET)

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Programm: Teil des Arbeitsprogramms der Kommission zur Durchführung der Rechtsgrundlage

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FET – Leitinitiativen

Rechtsgrundlage

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La mosca del vinagre: pequeña pero increíblemente inteligente

El cerebro de la mosca del vinagre desempeña funciones que, por lo general, se asocian solo con el de los mamíferos. Según un nuevo estudio, este pequeño insecto posee capacidades de atención, memoria de trabajo y conciencia.

¿Puede el cerebro de una mosca del vinagre tener algo en común con el de un ser humano? El primer impulso ante esta pregunta sería reírnos: después de todo, estamos comparando el cerebro humano evolucionado con el de un pequeño insecto. Sin embargo, la verdad es que, sin importar su tamaño, el cerebro de todos los animales funciona de una manera similar y, hace poco, se aportaron más pruebas sobre este hecho en un http://www.nature.com/articles/s41586-022-04433-6 (estudio) respaldado por el proyecto HBP SGA3, financiado con fondos europeos.

En el estudio, publicado en la revista científica «Nature», se revela que la mosca del vinagre («Drosophila melanogaster») tiene capacidades cognitivas más avanzadas de lo que los científicos pensaban hasta ahora. Los investigadores descubrieron que este insecto puede desempeñar procesos cognitivos como la atención, la memoria de trabajo y la conciencia, habilidades que generalmente solo se asocian con los mamíferos. Al combinar comportamientos de realidad virtual con manipulaciones neurogenéticas e imágenes cerebrales «in vivo», observaron la formación, la distracción y el desvanecimiento final de un rastro de memoria en el cerebro de la mosca del vinagre.

«A pesar de la falta de similitudes anatómicas obvias, esta investigación alude al funcionamiento cognitivo cotidiano: a qué le prestamos atención y cómo lo hacemos», señala el autor principal del estudio, el catedrático Ralph Greenspan, del Instituto Kavli del Cerebro y la Mente (KIBM, por sus siglas en inglés) de la Universidad de California en San Diego, en una http://ucsdnews.ucsd.edu/pressrelease/flies-possess-more-sophisticated-cognitive-abilities-than-previously-known (noticia) publicada en el sitio web de la universidad. «Dado que todos los cerebros evolucionaron a partir de un ancestro común, podemos establecer parecidos entre las regiones cerebrales de la mosca del vinagre y los mamíferos en función de características moleculares y de cómo almacenamos nuestros recuerdos».

Para investigar el comportamiento de la mosca del vinagre, los investigadores construyeron un entorno virtual inmersivo, que consistía en una arena panorámica que proporcionaba estimulación visual y un láser infrarrojo que servía de estímulo térmico aversivo. Las moscas estaban atadas, pero podían batir sus alas libremente, y se les presentó la ilusión de volar sin ninguna limitación a través de la realidad virtual, que se actualizaba de forma continua gracias a unas cámaras de visión artificial en tiempo real que rastreaban los movimientos de las alas de las moscas.

Los investigadores emplearon tareas de condicionamiento en las que se permitía a las moscas alejarse de una imagen asociada con un estímulo térmico aversivo (una T vertical) o acercarse a otra imagen no asociada con el calor (una T invertida). Se probaron dos tipos de condicionamiento: condicionamiento de retardo y condicionamiento de traza. En el condicionamiento de retardo, la estimulación visual se superpuso en el tiempo y terminó junto con el calor. En el condicionamiento de traza, el calor se administraba entre cinco y veinte segundos después de mostrar y retirar el estímulo visual. En el tiempo intermedio, las moscas retenían un rastro del estímulo visual en su cerebro.

El seguimiento de la actividad del calcio en tiempo real permitió al equipo registrar la formación y la duración de los recuerdos vivos de las moscas. Cuando se introdujo una distracción en forma de un suave soplo de aire, la memoria visual se desvanecía de forma más rápida en el cerebro de las moscas.

«Este trabajo demuestra no solo que la mosca del vinagre es susceptible a esta forma superior de condicionamiento de traza, y que se puede producir una distracción en el aprendizaje igual que en los mamíferos y los seres humanos, sino que la actividad neuronal que subyace a estos procesos de atención y memoria de trabajo en la mosca del vinagre muestra una notable similitud con la de los mamíferos», afirma el primer autor del estudio, el doctor Dhruv Grover, también del KIBM. «Este trabajo revela que la mosca del vinagre podría constituir un modelo robusto para estudiar funciones cognitivas superiores. En resumen: la mosca del vinagre sigue sorprendiendo por lo inteligente que es». El proyecto de tres años de duración HBP SGA3 (Human Brain Project Specific Grant Agreement 3) finaliza en 2023.

Para más información, consulte:
https://www.humanbrainproject.eu/en/ (Sitio web del proyecto HBP SGA3)

HBP SGA3, cerebro, mosca, mosca del vinagre, mamífero, memoria, condicionamiento

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Conocer mejor el cerebro humano

Un grupo de investigadores respaldados por la Unión Europea ha desarrollado un modelo tridimensional a escala real del hipocampo humano.

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Una herramienta virtual para el tratamiento de la epilepsia

Una técnica de modelización encefálica personalizada y desarrollada con fondos europeos tiene el potencial de detectar las zonas del encéfalo que generan convulsiones.

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Facilitar la investigación en neurociencia con «software» de código abierto

Un nuevo «software» de código abierto para la simulación y el análisis de modelos de la red encefálica está reduciendo las barreras de la investigación en neurociencia, mediante la simulación encefálica como servicio en la nube.

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¿Podría el lenguaje ser la lupa para observar el encéfalo?

El informático teórico Christos Papadimitriou comparte, en la séptima cumbre del Human Brain Project y en sus Jornadas Abiertas, su opinión sobre la función del lenguaje en la comprensión del encéfalo. Como no podía ser de otra forma, CORDIS estuvo presente.

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Combinación de neurociencia y computación, el Human Brain Project revela los secretos del encéfalo

El Human Brain Project (HBP), una iniciativa emblemática europea, adopta los avances de las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) y agrupa recursos y competencias distribuidos de neurociencia y neuromedicina. Esta visión más unificada del encéfalo beneficiará tanto a las personas como a la tecnología.

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© Axer y Amunts, INM-1, Forschungszentrum Jülich

Mapear el cerebro humano para entender mejor sus funciones y enfermedades

Un equipo de científicos ha desarrollado un atlas en 3D del cerebro que vincula datos sobre sus distintas funciones.

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Reunión de cabezas pensantes en Atenas durante el Human Brain Project

La séptima cumbre del Human Brain Project fue inaugurada en Atenas el pasado 3 de febrero de 2020 y, durante una semana, será un foro de información asombrosa sobre la investigación del órgano más complejo del cuerpo. Como no podía ser de otra forma, CORDIS estuvo presente.

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Permitir una simulación encefálica optimizada para todos

Los científicos que investigan las redes neuronales, tanto con un portátil como con un superordenador, ya pueden acceder a un simulador encefálico mejorado gracias a una infraestructura de investigación paneuropea digital.

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Refutación del mito del sentido magnético en la mosca del vinagre

Se trata de un falso positivo, afirman unos investigadores respaldados por la Unión Europea, que reprodujeron dos estudios, en los que se alegaba que el campo magnético afectaba a la mosca del vinagre, y que no hallaron pruebas de la existencia de un comportamiento sensible al magnetismo en esta especie.

Alimentos y recursos naturales

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Rompere le simmetrie dei cristalli alla ricerca della piezoelettricità

Alcuni ricercatori finanziati dall’UE hanno scoperto un nuovo modo per indurre l’effetto piezoelettrico nei materiali generalmente non ritenuti tali, aprendo la strada all’uso di materiali più ecocompatibili nei dispositivi elettromeccanici del futuro.

La piezoelettricità è molto più semplice di quanto sembri. Si tratta infatti dell’utilizzo di cristalli per convertire l’energia meccanica in energia elettrica, o viceversa. Questo processo si riscontra in molti dispositivi di uso quotidiano, dagli orologi al quarzo ai grammofoni, dai microfoni agli altoparlanti. Sebbene il concetto di piezoelettricità sia semplice, trovare materiali piezoelettrici su cui applicare tale processo rappresenta un grande ostacolo da oltre un secolo.

Oggi i ricercatori sostenuti dai progetti BioWings ed ESTEEM3, finanziati dall’UE, hanno scoperto un modo per produrre una risposta piezoelettrica in materiali generalmente non considerati tali. I http://www.science.org/doi/10.1126/science.abm7497 (risultati), pubblicati sulla rivista «Science», potrebbero aprire la strada a un’ampia serie di materiali elettromeccanici ecocompatibili e biocompatibili.

I materiali piezoelettrici hanno un prerequisito fondamentale: la loro struttura cristallina non deve avere un centro di simmetria. Esercitando pressione su una struttura cristallina non centrosimmetrica, questa si deforma e gli atomi che la compongono vengono spostati, permettendo al cristallo di condurre una corrente elettrica. Per questo motivo i materiali piezoelettrici rappresentano una soluzione interessante per molte applicazioni di rilevamento tramite sensori.

Il materiale piezoelettrico più noto è il cristallo di quarzo, presente in natura, ma per i microsistemi elettromeccanici (MEMS, Microelectromechanical Systems) è necessario impiegare altri materiali, che spesso contengono piombo nocivo sotto forma di zircotitanato di piombo. La ricerca si concentra sullo sviluppo di nuovi MEMS biomedici sotto forma di pellicole sottili senza piombo a base di materiali composti da ossido drogato al gadolinio. «Esistono già molti microsistemi elettromeccanici, ma spesso al loro interno vi sono materiali contenenti piombo, nocivi se impiantati in esseri umani. Il progetto BioWings intende sviluppare materiali biocompatibili senza piombo né materiali dannosi, con proprietà simili a quelle dei materiali comuni contenenti piombo», osserva in un http://www.eurekalert.org/news-releases/943951 (comunicato stampa su «EurekAlert!») il co-autore dello studio, il prof. Nini Pryds del Politecnico di Danimarca, ateneo coordinatore del progetto BioWings.

La piezoelettricità in materiali centrosimmetrici

Lo studio descrive come i ricercatori siano riusciti a provocare un effetto piezoelettrico di grande entità e sostenibile in cristalli centrosimmetrici, ovvero materiali che generalmente non permettono tale risposta. Gli scienziati hanno generato piezoelettricità attraverso l’applicazione simultanea di corrente alternata e diretta, che ha provocato un riposizionamento dei difetti dell’ossigeno nel materiale e quindi una polarizzazione. Quest’ultima ha rotto la simmetria cristallina del materiale, generando l’effetto piezoelettrico desiderato.

Dimostrando l’effettiva possibilità di indurre un effetto piezoelettrico in materiali che generalmente non lo sono, il gruppo di ricerca sta gettando le fondamenta per la progettazione di materiali piezoelettrici non tossici e senza piombo. «Questi nuovi sviluppi saranno un passo fondamentale per creare materiali piezoelettrici ecocompatibili ad alte prestazioni, utilizzabili, ad esempio, nella tecnologia automobilistica e in applicazioni mediche», prosegue il prof. Pryds.

Allo stato attuale i materiali piezoelettrici devono avere una struttura non centrosimmetrica, un requisito che limita notevolmente il numero di materiali impiegabili nei dispositivi moderni. Secondo il prof. Pryds, i risultati di questa ricerca offrono «un cambio di paradigma verso la generazione di piezoelettricità in cristalli centrosimmetrici e quindi verso un ampliamento della gamma di materiali utilizzabili». Il ricercatore conclude: «Mi attendo che questi risultati abbiano importanti ripercussioni sulla progettazione di nuovi dispositivi elettromeccanici a base di nuovi materiali biocompatibili». Il progetto BioWings (Bio-compatible electrostrictive smart materials for future generation of medical micro-electro-mechanical systems) terminerà a maggio 2022, mentre ESTEEM3 (Enabling Science and Technology through European Electron Microscopy) si concluderà a giugno 2023.

Per maggiori informazioni, consultare:
http://www.biowings.eu/ (sito web del progetto BioWings)
https://www.esteem3.eu/ (sito web del progetto ESTEEM3)

Sulla base di informazioni relative al progetto e segnalazioni dei media

BioWings, ESTEEM3, piezoelettricità, piezoelettrico, gadolinio, centrosimmetrico, cristallo, piombo

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Ricerca di base

Salute

Notizie

Articolo: notizie

Progressi scientifici

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Un nuovo attuatore rotativo compatto punta a dispositivi di posizionamento ad alta precisione a bordo dei satelliti

Alcuni ricercatori europei hanno realizzato un nuovo attuatore rotativo in miniatura per il settore spaziale, che spostandosi in modo veloce e preciso, permetterà ai satelliti di sfruttare al meglio i sistemi di comunicazione e i pannelli solari.

Spazio

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lubrificazione

/ingegneria e tecnologia/ingegneria meccanica/tribologia/lubrificazione

scienze economiche

/scienze sociali/economia e commercio/scienze economiche

tecnologia satellitare

/ingegneria e tecnologia/ingegneria meccanica/ingegneria dei veicoli/ingegneria aerospaziale/tecnologia satellitare

rivestimenti e pellicole

/ingegneria e tecnologia/ingegneria dei materiali/rivestimenti e pellicole

analisi numerica

/scienze naturali/matematica/matematica applicata/analisi numerica

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Magazzino dati della ricerca RTS

Il flusso dei gasdotti e degli oleodotti alimenta sensori in condizioni estreme

Con l’affermarsi dell’Internet delle cose, è emersa una crescente necessità di grandi reti di sensori volti a monitorare diverse attività. Queste reti richiedono energia elettrica; tuttavia, i comuni generatori di energia non sono in grado di funzionare in condizioni difficili, per cui un team di ricercatori dell’UE ha sviluppato soluzioni innovative per superare il problema.

Cambiamento climatico e Ambiente

Risultato in breve

Articolo: classico ed elaborato

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Progetto

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sensori intelligenti

/ingegneria e tecnologia/ingegneria elettrica, ingegneria elettronica, ingegneria informatica/ingegneria elettronica/sensori/sensori intelligenti

modelli aziendali

/scienze sociali/economia e commercio/economia e gestione aziendale/modelli aziendali

nanomateriali

piezoelettrica

/ingegneria e tecnologia/ingegneria elettrica, ingegneria elettronica, ingegneria informatica/ingegneria elettrotecnica/piezoelettrica

conversione dell'energia

/ingegneria e tecnologia/ingegneria ambientale/energia e carburanti/conversione dell'energia

CORDA

Magazzino dati della ricerca RTS

La rivoluzionaria tecnologia di smaltatura digitale dona nuova brillantezza alla produzione di piastrelle in ceramica

L’ingegno italiano ha sviluppato rivoluzionarie macchine per la stampa digitale che dovrebbero trasformare totalmente la produzione delle piastrelle in ceramica. Le tecnologie digitali per smaltatura e decorazioni all’avanguardia offrono livelli senza precedenti di efficienza e creatività, per prodotti finali più economici e più sani su richiesta.

Tecnologie industriali

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Articolo: classico ed elaborato

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sistemi di controllo

/ingegneria e tecnologia/ingegneria elettrica, ingegneria elettronica, ingegneria informatica/ingegneria elettronica/sistemi di controllo

/ingegneria e tecnologia/ingegneria ambientale/ingegneria dell’inquinamento atmosferico

inquinamento

/scienze naturali/scienze della terra e scienze ambientali connesse/scienze ambientali/inquinamento

salute sul lavoro

/scienze mediche e della salute/scienze della salute/salute pubblica/salute sul lavoro

ceramica

/ingegneria e tecnologia/ingegneria dei materiali/ceramica

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Magazzino dati della ricerca RTS

Progetto

Schede informative dei progetti

ingegnerizzazione dei prodotti

/ingegneria e tecnologia/ingegneria meccanica/ingegnerizzazione dei prodotti

demografia

oftalmologia

/scienze mediche e della salute/medicina clinica/oftalmologia

sensori

impianti

/scienze mediche e della salute/biotecnologia medica/impianti

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ECCELLENZA SCIENTIFICA - Tecnologie emergenti future (TEF)

Base giuridica

Programma: Base giuridica per il finanziamento della ricerca

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TEF aperte

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Programma: Parte del programma di lavoro della Commissione per l'attuazione della base giuridica

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Enviar información cuántica de Alice a Charlie

Unos científicos han logrado la teletransportación en una red cuántica de tres nodos, un componente básico importante para las redes cuánticas del futuro.

Los investigadores de los proyectos financiados con fondos europeos QIA y QNETWORK han demostrado cómo se puede teletransportar información cuántica entre dos nodos que no tienen un vínculo directo entre sí. Su http://www.nature.com/articles/s41586-022-04697-y (trabajo), publicado en la revista «Nature», nos acerca un paso más a un internet cuántico con una comunicación más rápida y segura.

Al igual que en nuestras redes informáticas actuales, los ordenadores cuánticos deberán estar conectados para transferirse bits cuánticos, o cúbits, de información entre ellos. Sin embargo, enviar esta información de una ubicación o nodo a otro puede ser problemático: si se utilizan fibras ópticas normales, la pérdida de fotones dentro de la fibra da como resultado una pérdida de información. Este problema se puede superar mediante un fenómeno llamado entrelazamiento cuántico, que permite conectar dos nodos separados por grandes distancias y, así, teletransportar información entre nodos.

Para poder teletransportar cúbits de un nodo a otro, es necesario realizar cambios en el cúbit del remitente realizando lo que se denomina una medición del estado de Bell (BSM, por sus siglas en inglés). Esto hace que el estado cuántico del cúbit desaparezca del nodo del remitente y reaparezca en forma cifrada en el nodo del receptor. Por último, el resultado de la BSM se envía al receptor a través de otro canal (por ejemplo, fibra óptica) y se explica qué operación debe realizarse para que el estado cuántico (y por lo tanto la información teletransportada) pueda descifrarse.

Teletransportar cúbits ya se había realizado con dos nodos adyacentes llamados Alice y Bob. Ahora, los investigadores pudieron demostrar la teletransportación de cúbits entre Alice y un tercer nodo, Charlie, creando un entrelazamiento entre ellos a través de Bob.

Para el experimento de teletransportación, utilizaron la red cuántica de tres nodos que habían creado en 2021 en el instituto neerlandés de investigación QuTech [fundado por la Universidad Tecnológica de Delft (TU Delft), coordinadora de los proyectos QIA y QNETWORK, junto con la organización de investigación independiente TNO]. Sin embargo, para lograr una teletransportación de alta fidelidad, primero realizaron varias actualizaciones. Resolvieron el problema de las señales de aviso falsas desencadenadas por un segundo fotón no deseado, abordaron la dificultad de la difusión espectral y mejoraron la protección de los cúbits de memoria y el procedimiento de lectura de cúbits.

Estas mejoras hicieron posible el teletransporte de cúbits entre los nodos no vecinos Alice y Charlie. El equipo entrelazó primero el cúbit de Alice con el de Charlie a través del cúbit de Bob. Luego, se aplicó la BSM al cúbit de Charlie, lo que hizo que su estado cuántico se teletransportara a Alice. A continuación, el equipo de investigación envió el resultado de la BSM a Alice y recuperó la información cifrada con una fidelidad de cerca del 71 %.

Según una http://physicsworld.com/a/quantum-teleportation-expands-beyond-neighbouring-nodes (noticia) publicada en «Physics World», el siguiente paso previsto por el autor principal del estudio, el catedrático Ronald Hanson de la TU Delft, es aumentar el número de cúbits de memoria y probar la tecnología en una red real. «También estamos cooperando con informáticos para desarrollar la pila de llamada de la red cuántica, una pila similar a la de capas de control que actualmente usa el internet que todos utilizamos hoy en día», subraya Hanson, que también es uno de los fundadores de QuTech.

Realizado con el respaldo de QIA (Quantum Internet Alliance) y QNETWORK (Quantum networks wired by multi-spin entanglement), este trabajo constituye un componente básico importante para las redes cuánticas del futuro. Además, allana el camino para la investigación de protocolos y aplicaciones de múltiples nodos basados en la teletransportación.

Para más información, consulte:
http://quantum-internet.team/ (Sitio web del proyecto QIA)
https://cordis.europa.eu/project/id/772627/es (Proyecto QNETWORK)

QIA, QNETWORK, red cuántica, estado cuántico, información, cúbit, nodo, teletransportación, medición del estado de Bell

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Fomento de la investigación y la innovación de excelencia en tecnologías cuánticas

El programa QuantERA ha anunciado los 24 ganadores de su convocatoria de propuestas de 2023, que obtendrán financiación para su investigación sobre tecnologías cuánticas.

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Un conmutador óptico sin calor impulsa la tecnología de computación cuántica

Un nuevo método para controlar fotones individuales sin generar calor permite integrar conmutadores ópticos y detectores de fotón único en un único chip.

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El intercambio de entrelazamiento cuántico híbrido es un salto cuántico en las comunicaciones cuánticas

El entrelazamiento cuántico es cada vez más extraño, por suerte para los que aprovechan su potencial. Ahora, una investigación financiada con fondos europeos ha demostrado nuevas formas de entrelazamiento de los fotones, lo cual amplía los límites del procesamiento de información y comunicación cuánticas.

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Mejora de imágenes de fase con métodos cuánticos

En un nuevo estudio financiado con fondos europeos se analiza una tecnología que emplea correlaciones cuánticas para mejorar la obtención de imágenes de fase sin recurrir a métodos interferométricos.

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Superar el récord de comunicación cuántica a larga distancia

Una empresa de tecnología informática, respaldada por la Unión Europea, ha demostrado la posibilidad de comunicaciones cuánticas a través de 600 km de fibra óptica, lo cual nos acerca mucho más al internet cuántico.

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La computación cuántica avanza con nuevos cúbits con agujeros

Investigadores financiados con fondos europeos han creado un nuevo y prometedor sistema de cúbits basado en los espines interactivos de los agujeros confinados en un dispositivo cuántico de silicio-germanio nanométrico.

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Entrelazar iones atrapados a doscientos metros de distancia

Una investigación respaldada por la Unión Europea muestra que los iones atrapados constituyen una plataforma prometedora para las redes cuánticas de larga distancia.

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¿Se pueden prevenir los ciberataques cuánticos? Una iniciativa de la Unión Europea dice que sí y muestra cómo hacerlo

Unos científicos han desarrollado una tecnología para reforzar la seguridad de la información crítica en las infraestructuras de red modernas.

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CIENCIA EXCELENTE - Consejo Europeo de Investigación (CEI)

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CIENCIA - Tecnologías Futuras y Emergentes (FET)

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FET Flagships

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Un salto cuántico hacia los diodos superconductores

Un grupo de investigadores ha descubierto la manera de formar diodos a partir de superconductores. Estos nuevos dispositivos, los cuales funcionan a temperaturas mucho más bajas que los diodos semiconductores, podrían utilizarse en tecnologías cuánticas.

Un equipo internacional de investigadores ha demostrado cómo una heteroestructura formada por superconductores e imanes se puede utilizar para crear una corriente que solo fluya en una dirección, como se observa en los diodos semiconductores. En su http://www.nature.com/articles/s41467-022-29990-2 (estudio), con el apoyo de los proyectos financiados con fondos europeos SUPERTED, TERASEC, SuperGate y SuperCONtacts, los científicos demostraron que los nuevos diodos superconductores funcionan a temperaturas notablemente inferiores que sus homólogos semiconductores, lo cual los convierte en tecnologías cuánticas útiles.

Los diodos son componentes electrónicos que permiten a la corriente eléctrica fluir solo hacia una dirección, a la vez que la bloquean hacia la dirección contraria. Se pueden encontrar en muchos dispositivos que utilizamos en la actualidad, como receptores de radio, sensores de temperatura y células fotovoltaicas. Esos diodos se basan en las propiedades eléctricas de los sistemas semiconductores. Sin embargo, debido a su gran separación energética, los semiconductores no funcionan a las temperaturas subkelvin extremadamente bajas necesarias para la electrónica criogénica y la detección ultrasensible, o dicho de otro modo, para las futuras tecnologías cuánticas.

La separación energética de un semiconductor es la energía mínima necesaria para excitar un electrón atrapado en su estado de unión (es decir, unido a un átomo) y liberarlo, para que pueda conducir la corriente eléctrica. En comparación con los semiconductores, los superconductores tienen una separación energética menor. Esto, y su impedancia intrínsecamente baja, convierte a los superconductores en candidatos idóneos para utilizarlos en diodos criogénicos.

Sin embargo, tal y como se explica en una http://www.miragenews.com/scientists-manage-to-form-diodes-from-779950/ (noticia) publicada en «Mirage News», aunque hace décadas que los científicos conocían la existencia de esa separación, no habían observado «la característica similar al diodo». Esto se debe a que la creación de un diodo superconductor requiere romper lo que se denomina «la simetría electrón-hueco»: la simetría habitualmente robusta que define las características de intensidad-voltaje del contacto metálico del superconductor.

Ahora, los investigadores muestran cómo se puede romper esta simetría utilizando un aislante ferromagnético colocado adecuadamente en la unión, lo que allana el camino para que las tecnologías cuánticas basadas en materiales superconductores funcionen a temperaturas ultrabajas. «Creo que este hallazgo resulta prometedor para diversas labores en la tecnología cuántica, como la rectificación o la limitación de corriente», señala el doctor Francesco Giazotto, autor principal del estudio del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) en Italia, entidad socia de los proyectos SUPERTED y SuperGate, así como anfitriona y coordinadora de los proyectos TERASEC y SuperCONtacts. Giazotto es un investigador del Istituto Nanoscienze (NANO) del CNR.

El doctor Elia Strambini, autor principal en el NANO del CNR, describe la funcionalidad del diodo como una «agradable sorpresa, una consecuencia de la caracterización exhaustiva de las muestras de SUPERTED». El científico de investigación fue quien realizó el descubrimiento inicial.

«Este hallazgo mostró el poder de la colaboración entre diferentes tipos de investigadores, desde la ciencia de los materiales hasta la teoría y la electrónica superconductora», destaca el catedrático Tero Heikkilä, coautor del estudio de la Universidad de Jyväskylä en Finlandia, entidad coordinadora del proyecto SUPERTED (Thermoelectric detector based on superconductor-ferromagnet heterostructures). «Sin el respaldo europeo no se hubiese producido dicha colaboración».

Aunque principalmente recibe el apoyo de SUPERTED, la investigación también fue parcialmente financiada por los proyectos TERASEC (THz imaging technology for public security), SuperGate (Gate Tuneable Superconducting Quantum Electronics) y SuperCONtacts (Solid state diffusion for atomically sharp interfaces in semiconductor-superconductor hybrid structures). El estudio se ha publicado en la revista «Nature Communications».

Para más información, consulte:
http://superted-project.eu/ (Sitio web del proyecto SUPERTED)
http://cordis.europa.eu/project/id/899315/es (Proyecto TERASEC)
http://cordis.europa.eu/project/id/964398/es (Proyecto SuperGate)
http://cordis.europa.eu/project/id/101022473/es (Proyecto SuperCONtacts)

SUPERTED, TERASEC, SuperGate, SuperCONtacts, superconductor, diodo, cuántico, semiconductor, corriente

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Hacer realidad los dispositivos de fase cuántica

Un grupo de jóvenes investigadores en los Países Bajos está trabajando en una iniciativa para controlar la transición a la fase cuántica en dispositivos electrónicos.

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Nanocables muy sensibles detectan haces de iones

Investigadores de la Unión Europea (UE) demuestran que los detectores de nanocables superconductores pueden detectar con eficacia iones proteínicos individuales a energías de bajo impacto.

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TENDENCIAS CIENTÍFICAS: El primer superconductor a temperatura ambiente después de un siglo de espera

Se ha descubierto el primer superconductor que funciona a temperatura ambiente.

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Un láser amarillo revoluciona el tratamiento de las enfermedades oculares y cutáneas

Científicos financiados con fondos europeos han desarrollado el primer láser de semiconductor que genera una luz amarilla con una potencia de salida, una calidad del haz y una eficacia energética altas. Esta nueva clase de láser de semiconductor puede ayudar a tratar diferentes enfermedades oftalmológicas y dermatológicas de manera más eficaz.

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/ciencias médicas y de la salud/medicina clínica/oftalmología

dispositivo semiconductor

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/ciencias naturales/ciencias físicas/óptica/física del láser

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La innovación en los OLED indica un futuro brillante para la electrónica

El desarrollo de un material de diodos orgánicos emisores de luz azul altamente eficiente, así como de nuevos conocimientos de procesamiento, podría transformar la fabricación de artículos electrónicos modernos.

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¿Cuánto puede brillar el nuevo diodo emisor de luz de perovskita?

El equipo del proyecto ULTRA-LUX ha desarrollado un nuevo tipo de pila de diodos emisores de luz (LED) utilizando perovskita. Puede emitir luz mil veces más brillante que los LED orgánicos normales.

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Cultivar la excelencia mediante la movilidad transfronteriza e intersectorial

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Muscoli artificiali stampati in 3D in un unico passaggio

Alcuni ricercatori hanno realizzato una mano artificiale pneumatica con una stampante 3D commerciale.

Anche se, grazie ai progressi tecnologici, i muscoli artificiali riescono a contrarsi in modo simile a quelli umani, non sono ancora in grado di eguagliarne la versatilità e la grazia dei movimenti. I ricercatori sostenuti dal progetto PROBOSCIS, finanziato dall’UE, si sono avvicinati a questo obiettivo con la loro progettazione inedita di muscoli artificiali pneumatici stampati in 3D. Il loro http://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abn4155 (lavoro) è stato pubblicato sulla rivista «Science Robotics».

Le strutture muscolari create dai ricercatori, ovvero gli attuatori basati sulla geometria che si contraggono e si estendono, definiti con l’acronimo GRACE (GeometRy-based Actuators that Contract and Elongate), possono estendersi e contrarsi a seconda delle esigenze, semplicemente tramite la loro forma geometrica che ricorda un fuso con le pieghe. Come riportato in un http://innovationorigins.com/en/it-only-takes-a-3d-printer-to-make-pneumatic-muscles/ (articolo) pubblicato su «Innovation Origins», il numero e il tipo di attuatori GRACE utilizzati sono selezionabili tramite un modello matematico, a seconda di ciò che il muscolo deve svolgere e del movimento richiesto.

Contrazione ed estensione personalizzate

«Questi muscoli artificiali all’avanguardia sono validi, il problema risiede nell’assemblaggio e nella personalizzazione. Il dispositivo che abbiamo creato offre un elevato grado di flessibilità, poiché la contrazione e l’estensione sono personalizzabili. Inoltre, i GRACE permettono al muscolo di allungarsi», afferma nell’articolo il primo autore dello studio, il dottorando Corrado De Pascali dell’Istituto Italiano di Tecnologia, l’ente che ha coordinato il progetto PROBOSCIS.

I GRACE possono essere prodotti in varie dimensioni e con diversi materiali, rendendo possibile una vasta gamma di movimenti realistici. «La loro dimensione è limitata esclusivamente dalla tecnologia di fabbricazione utilizzata», osserva il ricercatore, in un http://www.eurekalert.org/news-releases/963161 (comunicato stampa su «EurekAlert!»). «Possono essere realizzati in varie dimensioni ed è possibile variarne le prestazioni, in termini sia di deformazione che di resistenza, e produrli utilizzando materiali e tecnologie differenti, anche già incorporati nelle strutture da fabbricare.» Questo velocizza e snellisce la prototipazione e la produzione di dispositivi basati su muscoli artificiali pneumatici.

Il team del progetto ha dimostrato la versatilità dei propri attuatori grazie a una mano pneumatica stampata in 3D in un solo passaggio, utilizzando una stampante 3D commerciale. La mano artificiale, che pesa circa 100 grammi e le cui dimensioni sono simili a quelle di una mano umana, è composta da 18 GRACE di varie forme e dimensioni. Ogni dito è composto da tre piccoli GRACE. Come descritto nell’articolo su «Innovation Origins», quando i muscoli pneumatici vengono gonfiati, tirano i tendini, permettendo così alle dita di aprirsi e chiudersi. Poiché ogni dito è dotato di una linea pneumatica autonoma, ciascuno di essi può essere disattivato separatamente. Inoltre, il polso è composto da quattro GRACE più grandi, due per lato. Grazie a questa configurazione, una pressione di pochi decimi di bar è sufficiente per piegare le dita, ruotare il polso o torcere il palmo.

Il materiale scelto per la mano è una resina morbida. Nell’articolo su «Innovation Origins», De Pascali spiega in che modo la scelta del materiale influisce sull’attuatore: «La scelta di un filamento anziché un altro modifica le forze che possono essere generate da un GRACE. Un materiale più rigido è in grado di sostenere pressioni più elevate rispetto a uno più morbido, permettendogli così di sollevare carichi pari a oltre mille volte il suo peso.»

Nell’ambito del progetto PROBOSCIS (Proboscidean sensitive soft robot for versatile gripping), il team sta sviluppando un braccio robotico ispirato alla proboscide di un elefante. Secondo il ricercatore, il braccio «sarà composto da migliaia di GRACE, tutti stampati in un solo passaggio».

Per maggiori informazioni, consultare:
http://proboscis.eu/ (sito web del progetto PROBOSCIS)

PROBOSCIS, stampato in 3D, muscolo, pneumatico, muscolo artificiale, attuatore, mano, robot

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come le proboscidi degli elefanti offrono ispirazione ai robot del futuro

Secondo gli scienziati, le proboscidi degli elefanti potrebbero condurre a scoperte nell’ambito della robotica.

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produzione additiva

/ingegneria e tecnologia/ingegneria meccanica/ingegnerizzazione dei prodotti/produzione additiva

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Un cuore stampato in 3D per una cardiochirurgia più sicura

La cardiochirurgia è una procedura delicata e complessa soggetta a errori medici. Attraverso un innovativo simulatore 3D del cuore, il progetto MedicalPhant mira a migliorare la diagnosi, la pianificazione e il pretrattamento dei pazienti prima dell’intervento chirurgico al cuore.

Salute

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/scienze mediche e della salute/medicina clinica/chirurgia

modelli aziendali

/scienze sociali/economia e commercio/economia e gestione aziendale/modelli aziendali

malattie cardiovascolari

/scienze mediche e della salute/medicina clinica/cardiologia/malattie cardiovascolari

patologia

/scienze mediche e della salute/medicina di base/patologia

produzione additiva

CORDA

Magazzino dati della ricerca RTS

Dispositivi stampati in 3D destinati a rivoluzionare lo studio delle malattie cardiovascolari

Un’azienda di tessuti biologici, utilizzando un software di progettazione interattivo e la stampa 3D, ha creato modelli realistici e personalizzabili per la modellizzazione delle malattie e per i test sui farmaci.

Salute

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Articolo: classico ed elaborato

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/scienze mediche e della salute/medicina di base/fisiologia

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organo su chip

/ingegneria e tecnologia/altre ingegnerie e tecnologie/microtecnologia/organo su chip

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Magazzino dati della ricerca RTS

COMAN+ porta l’interazione uomo-robot al livello successivo

Immaginate un robot umanoide in grado di aiutare gli operai a trasportare oggetti pesanti o di assistere i medici nelle sessioni di fisioterapia. Robot così versatili saranno presto una realtà grazie al lavoro svolto nell’ambito del progetto CoglMon, finanziato dall’UE.

Economia digitale

Tecnologie industriali

Salute

Intervista

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fisioterapia

/scienze mediche e della salute/medicina clinica/fisioterapia

sistemi dinamici

/scienze naturali/matematica/matematica applicata/sistemi dinamici

robot autonomi

/ingegneria e tecnologia/ingegneria elettrica, ingegneria elettronica, ingegneria informatica/ingegneria elettronica/robotica/robot autonomi

meccatronica

/ingegneria e tecnologia/ingegneria meccanica/meccatronica

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Un passo avanti verso impianti acustici a base di collagene in stampa tridimensionale

È stato sviluppato un nuovo apparecchio acustico in stampa 3D, realizzato con materiali ispirati alle ossa dell’orecchio, che segna l’evoluzione di una nuova generazione di questi dispositivi.

Salute

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Progetto

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ECCELLENZA SCIENTIFICA - Tecnologie emergenti future (TEF)

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TEF aperte

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