вторник

Американские физики на пути к квантовому компьютеру

В 2011 году ученые из американского частного университета Уильяма Марша Райса (Хьюстон, Техас, США)  создали крошечную "электронную супермагистраль", которая в один прекрасный момент может оказаться полезной для построения квантового компьютера. Идея квантовых вычислений существует с начала 1980-х годов и для их выполнения требуется совершенно новый тип компьютера, который будет использовать квантовые частицы вместо цифровых транзисторов, находящихся в современных микрочипах.

В октябре 2011 года в одном из самых престижных американских журналов в области физики Physical Review Letters было опубликовано письмо физиков из Райс Руи-Руи Ду (Rui-Rui Du) и Айван Кнез (Ivan Knez), в котором они описали новый способ изготовления крошечного устройства, называемого "топологический изолятор квантового состояния спина Холла". Устройство, которое действует как электронное супершоссе, является одним из структурных элементов, необходимых для создания квантовых частиц, которые хранят и управляют данными.

Согласно публикации, современные компьютеры используют двоичные биты данных, которые состоят из единиц или нулей. Квантовые компьютеры будут использовать квантовые биты или "кубиты", которые могут находиться в взаимоисключающих состояниях единицы и нули в одно и то же время, благодаря причудам квантовой механики.

Как сказал в публикации Ду, профессор физики и астрономии в университете Райс, эта особенность дает квантовым компьютерам огромное преимущество при выполнении конкретных видов расчетов. Например, интенсивные вычислительные задачи, такие как взлом кода, моделирование климата и биомедицинское моделирование могут быть завершены в тысячи раз быстрее с помощью квантовых компьютеров.

По словам профессора Ду, ученым не нужно много кубитов, чтобы создать мощный компьютер. По его мнению, с точки зрения плотности информации, кремниевый микропроцессор с 1 млрд транзисторов будет примерно соответствовать квантовому процессору с 30 кубитами.

Далее в письме сообщается, что в гонке по созданию квантового компьютера американские исследователи принимают ряд подходов к созданию кубитов. И независимо от подхода, общей для всех проблемой является уверенность в том, что информация, закодированная в кубите, не потеряется с течением времени из-за квантовых флуктуаций. Это явление известно как "отказоустойчивость".

Как сообщается в публикации, подход Ду и Кнеза к решению проблемы называется "топологическим квантовым вычислением". Топологические конструкции, как ожидается, будут более отказоустойчивыми, чем другие типы квантовых компьютеров, так как каждый кубит в топологическом квантовом компьютере будет сделан из пары квантовых частиц, которые имеют практически неизменяемую общую идентичность. Загвоздка с топологическим подходом состоит в том, что физикам еще предстоит создать или изучить одну из таких стабильных пар частиц, которые называются "майорановскими фермионами".

Согласно публикации, неуловимые майорановские фермионы были впервые предложены в 1937 году, хотя гонка для создания чипов на их основе началась только в 21 веке. В частности, физики полагают, что эти частицы могут быть созданы путем объединения  двумерного топологического изолятора и сверхпроводника. Именно таким образом ученые Ду и Кнез создали одну из пар частиц.

По словам исследователя Кнез, топологические изоляторы являются странной и причудливой вещью. Например, электричество не может протекать через них, но может течь вокруг их узких наружных краев. Также Кнез сказал, что если маленький квадрат топологического изолятора прикрепляется к сверхпроводнику, появление неуловимых майорановских фермионов ожидается именно там, где эти материалы встречаются. Если это окажется правдой, устройство потенциально может быть использовано для создания кубитов для квантовых вычислений, сказал Кнез в публикации.

Далее публикация сообщает, что Княез затратил более года на уточнение методов для создания топологического изолятора Райс. Аппарат был выполнен из полупроводника коммерческого класса, который обычно используется в создании очков ночного видения. Как сказал в письме профессор Ду, это является первым 2-D топологическим изолятором,  выполненным из материала, о котором физикам уже известно, как прикрепить его к сверхпроводнику.

В заключительной части сообщения профессор Ду отметил, что они хорошо позиционированы для следующего шага, и в то же время, только эксперименты могут сказать, смогут ли ученые найти майорановские фермионы и являются ли эти частицы хорошими кандидатами для создания стабильных кубитов.

Исследование финансировалось Национальным научным фондом Университета Райс, продвинутой исследовательской программой Hackerman Advanced Research Program, а также фондами Welch Foundation и Keck Foundation.

Источник

Этот обзор составлен на основе пресс-релиза Университет Уильяма Марша Райса от 5 октября 201 года  Physicists Move One Step Closer to Quantum Computer, автор Jade Boyd. Эта публикация могла быть изменена при переводе для содержания и длины текста. За дополнительной информацией обращаться к первоисточнику.

http://news.rice.edu/2011/10/05/rice-physicists-move-one-step-closer-to-quantum-computer-2/

пятница

Причина чрезмерной худобы в дозировке генов

Информация о том, что ученые обнаружили генетическую причину чрезмерной худобы, впервые появилась 30 августа 2011 года. В тот день в авторитетном британском общенаучном журнале о природе Nature на английском языке были опубликованы результаты исследования дозировки гена в хромосомах. Исследование показало, что люди с дополнительными копиями определенных генов имеют гораздо больше шансов быть слишком худыми. В одном на 2000 человек часть 16-й хромосомы дублируется, заставляя мужчин в 23 раза и женщин в пять раз иметь больше шансов приобрести недостаточную массу тела.

Как правило, геном каждого человека содержит копии каждой хромосомы от каждого из родителей, поэтому у каждого из нас есть по две копии каждого гена. Но иногда в клетке человека определенные участки хромосом могут быть дублированы или удалены, в результате чего в человеческом геноме возникает эффект ненормальной "дозировки" генов.

Исследователи из Имперского колледжа Лондона (Великобритания) и Университета Лозанны (Швейцария) изучили ДНК более чем 95000 человек и выявили, что дублирование части 16-й хромосомы напрямую связано с пониженной (дефицитом) массой тела, определяемой как индекс массы тела (ИМТ) ниже 18,5 единиц. 

В ходе этого исследования у половины всех детей с дублированием части хромосомы была диагностирована задержка развития (Failure to thrive или FTT). В педиатрии эти симптомы известны как прерывистый вес тела и это означает, что скорость прироста их массы тела значительно ниже, чем обычно. 

Также, у четверти людей с дублированием хромосомы выявлено состояние микроцефалии, при котором их череп и мозг имеют аномально малые размеры при нормальных размерах других частей тела, что связано с неврологическими дефектами и короткой продолжительностью жизни. 

В 2010 году те же исследователи обнаружили, что люди с отсутствующей копией этих генов имеют в 43 раза больше шансов страдать патологическим ожирением.

Согласно публикации в журнале, исследование возглавлял профессор Филипп Фрогелю (Philippe Froguel) из Школы общественного здравоохранения Имперского колледжа в Лондоне. По словам профессора, в современной науке распространен догмат о том, что каждый человек имеет по две копии каждого гена от родителей, но в действительности это не совсем верно. Как отметил Фрогелю, в одних участках человеческий геном полон дыр и пробелов, в которых гены просто отсутствуют, а в других участках наследственный материал содержит дополнительные (удвоенные) копии одних и тех же генов. По мнению главы исследования, во многих случаях такие удвонения и вымарывания генов не имеют никаких эффектов, но в некоторых случаях они могут привести к болезням.

Далее профессор Фрогелю сказал, что до сих пор исследователи обнаруживали большое количество генетических изменений, которые приводят к ожирению. Иногда кажется, что исследователи имеют в арсенале большое количество систем, способных повысить аппетит, так как еда имеет важное значение для организма. Но вы можете подавить что-то одно и ничего не происходит.  Это первая генетическая причина чрезмерного истощения человеческого организма, которая была идентифицирована исследователями.

Как было отмечено в публикации, выявленные причины имеют важное значение. Например, они показывают, что задержка в развитии в детском возрасте может иметь генетический привод, а не социальный. Если ребенок не ест, совсем не обязательно, что в этом имеется вина родителей.

Далее в публикации отмечалось, что полученные результаты исследования стали первым примером удвоения и вымарывания какой-то одной части генома человека, дающего противоположные эффекты. На момент публикации исследователи ничего не знали о генах в этом регионе наследственного материала. Если ученые смогут понять, почему дублирование (удвоение) генов в этом регионе вызывает худобу, это сможет привести к новым потенциальным способам лечения ожирения и нарушения аппетита. 

Поэтому ученые планируют выявить порядок следования этих генов и выяснить, что они делают в  человеческом организме, чтобы получить представление о том, какие из них участвуют в регулировании аппетита. Например, часть 16-й хромосомы, идентифицированной в исследовании, содержит 28 генов. Ранее дублирование генов в этом регионе генома было связано с шизофренией, а удаление генов из региона генома связывалось с аутизмом.

В заключение в публикации сообщается, что исследование дозировки гена в хромосомах финансировалось британским  Советом по медицинским исследованиям (Medical Research Council, MRC), британским благотворительным фондом медико-биологических исследований Wellcome Trust и из других источников.

Источник

Этом материал составлен на основании пресс-релиза  Imperial College London (www.imperial.ac.uk). Содержание могло быть изменено для стиля и длины текста. За информацией обращаться к первоисточнику.

Ссылка на журнал

Sébastien Jacquemont et al. Mirror extreme BMI phenotypes associated with gene dosage at the chromosome 16p11.2 locus. 
Nature, 2011; DOI: 10.1038/nature10406
http://dx.doi.org/10.1038/nature10406

вторник

Атмо - Полет

Описание рисунка


Атмо-полет. Корабль летит. Духовный парус на нем.

Абстрактная схема полета о том, как атмосферный корабль летит к лучшим мирам. На нашей планете присутствует многополярность и на ней есть миры лучшие по сравнению с другими.

Атмосферный корабль - это фрегат Бионики. Духовный парус нашей мечты ведет нас по жизни все дальше и дальше. Разве окружающий  мир не меняется? Атмосферный корабль летит.

В созвездии Ориона есть жизнь и она сквозь огромные расстояния ведет нашу планету Земля к лучшей жизни.

Жизнь возможна в любом месте планеты. Человек внутренне меняется в зависимости от места своего обитания.

Человек представляет собой своеобразное клише биологической формы жизни на планете Земля. Клише Ориона содержит совершенно иную форму жизни. Жизнь одна, а формы воплощения таких существ могут быть совершенно разные.


Татьяна Половец является автором абстрактного рисунка "Атмо-Полет" вверху. Рисунок сделан ею от руки цветными фломастерами на картоне размером примерно 15х25 см в Вильнюсе (Литва).


О Бионике

Бионика - это прикладная наука о соединении биологии и техники, о применении элементов живой природы в технических устройствах. Это название происходит от древнегреческого слова бион  или "ячейка жизни".

Бионика тесно связана с биологией, физикой, химией, кибернетикой и многими инженерными науками: электроникой, навигацией, связью, морским делом и другими.

(По материалу Википедия)