Физики синтезировали молекулы для квантового компьютера

Сотрудниками Чикагского и Инсбрукского университетов впервые были синтезированы молекулы в состоянии ферми-конденсата. Следствием этого открытия, считают ученые, могут стать создание квантового компьютера и понимание механизмов сверхпроводимости. С последним многие связывают будущее электроники, а квантовые компьютеры должны изменить наши представления о сложности вычислений и устойчивости современных криптографических схем.

В квантовой механике принято деление частиц на два класса, в зависимости от того, какой статистической модели - Ферми-Дирака или Бозе-Эйнштейна - они подчиняются. В 1995 году был впервые получен конденсат, состоящий из бозе-атомов в одинаковом квантовом состоянии при близкой к абсолютному нулю температуре. Шесть лет спустя авторы работы были удостоены Нобелевской премии по физике.

Ферми-атомы удалось "сконденсировать" только в 2003 году. При этом установили, что они "группируются" по два с образованием "виртуальной" бозе-частицы, как это происходит с электронами в сверхпроводящих материалах.

Низкотемпературные конденсаты заметно отличались от "обычных" состояний вещества - жидкого, твердого и газообразного, обладали сверхтекучестью и проявляли волновые свойства.

До недавнего времени, пока речь шла об "атомных" конденсатах, исследование необычной материи считалось делом физиков. Открытие молекулярной ферми-системы делает возможной химию нового состояния вещества - и, следовательно, синтез таких молекул, чтобы конденсат удовлетворял заранее сформулированнмы требованиям.

Шаттлы все еще уязвимы

Инженеры Национального агенства США по аэронавтике и космическим исследованиям признали, что спустя два года после катастрофы шаттла Columbia запуск оставшихся космических челноков всё еще связан с серьезными рисками.

Как показало расследование, авария была вызвана оторвавшимся фрагментом обшивки, который пробил топливный бак. На разработку альтернативной конструкции последнего было потрачено 205 миллионов долларов. Несмотря на это, ученые допускают - при особо неблагоприятном стечении обстоятельств - повторение трагических событий, сообщает ABC News.

Эксперты убеждены, что новая конструкция намного безопаснее предыдущей, но критическим может стать даже столкновение с частицей космического мусора весом порядка 10 граммов. Правда, для этого требуется попадание частицы под заданным углом в строго выделенное место поверхности шаттла.

Вэйн Хейл (Wayne Hale), руководитель проекта NASA, считает, что подобная опасность будет неизбежно сопровождать полеты в космос. Но, по его мнению, важность связанных с этим исследовательских задач оправдывает риски.

Напомним, после двухлетнего моратория на запуск космических челноков ведется подготовка к полету шаттла Discovery, который стартует между 15 мая и 3 июня.

Биомолекулы можно будет потрогать руками

В Институте Скриппса создали "самый интуитивный" интерфейс из применяемых для моделирования биомолекул. Трехмерные модели сложных микрообъектов можно изгибать и мять руками, а специальная программа будет обсчитывать соответствующие изменения в их прототипах.

Пластиковые образы молекул получают с помощью трехмерных лазерных "принтеров". Они способны "выращивать" квазимолекулу послойно - например, инициируя начало полимеризации в заданных точках заполненного газом сосуда.

Ученые уже проводят эксперименты с моделями ДНК и белков. Как заметил профессор Арт Ольсон (Art Olson), от пространственной структуры именно этих молекул зависит огромное число процессов в живом организме.

"Молекулярные модели могут показаться шагом назад", говорит Ольсон. По его словам, большинство современных программ расчетной химии работает с наборами координат и характеристик отдельных атомов, но им не хватает наглядности и простоты управления, особенно при работе со столь большими объектами, какими являются биомолекулы.