Что такое квантовый биокомпьютер или готовим почву для прорыва!!!

     Компьютерная индустрия прогрессирует ударными темпами последние лет 50. Происходит тотальная миниатюризация элементов микросхем, приближаясь к порогу физических возможностей технологий на базе кремния. Мы стоим на пороге эры поиска альтернативного носителя информации.

Производительность самых мощных современных суперкомпьютеров уже доступна рядовым мобильным и настольным электронным устройствам. Есть только одно незыблемое правило, уже ставшее непреложной аксиомой: «то, что вчера считалось пределом вычислительных возможностей, завтра становится общедоступной технологией».

 

Всем, кто не чужд мира компьютерной техники, интересны тенденции  области hi-tech, касательно суперкомпьютерных монстров. Тенденции и прогнозы экспертов относительно недалекого будущего  суперкомпьютеров заслуживают пристального внимания.

 Чемпион мира среди суперкомпьютеров Fujitsu K computer

В июне в Гамбурге (Германия) прошла очередная Международная суперкомпьютерная конференция (ISC'12). Основным докладом было выступление американского ученого Томаса Стерлинга. Он является «родителем» популярной кластерной архитектуры Beowulf. Она поддерживает обмен информацией на уровне петафлопсного масштаба (1 петафлопс = 10¹⁵ FLOPS, т. е. квадриллион операций с плавающей запятой в секунду).

 

Выступление  Стерлинга на конференции было посвящено общему обзору текущих достижений и тенденций в компьютерной отрасли. Особенно интересно было заявление корифея науки по поводу грядущих перспектив суперкомпьютинга. Прямо перед ISC'12 в компьютерной прессе увидело свет обширное интервью Томаса Стерлинга, где он аргументировал фатальное будущее суперкомпьютеров на основе кремниевых чипов. Прогноз печален: технологии полупроводниковых микросхем скоро канут  в Лету. Их более чем 50-летнее правление переживает фазу заката. Они почти исчерпали свои   конструктивные, идеологические, физические возможности.

 

По прогнозам Стерлинга кремниевые технологии споткнутся уже об экзафлопсный рубеж (порядка квинтиллионов, или 10¹⁸ операций в секунду). Ученым придется изрядно поломать голову над поиском адекватного преемника: «Возможно, это будет что-то типа квантового компьютинга, метафорического компьютинга, или биологического компьютинга. Но что бы там ни было, это будет не то, чем мы занимались последние семь десятилетий»...

 Томас Стерлинг

Всем, кому интересны новые компьютерные технологии,  могли слышать некоторых из упомянутых Стерлингом направлениях исследований в области высокопроизводительных вычислений. Особенно в фаворе о «квантовые компьютеры». Среди них известны оперирующие регистрами кубитов на основе законов квантовой физики, «биологических вычислителях», построенных на базе сложных биомолекул уровня ДНК. Почти ничего не публикуется о интригующей технологии «метафорический компьютинг» на базе эффектов нелинейной оптики (подробности можно найти тут). Любопытство вызывает и интересное направление – «квантовая биология».

Последние научные исследования указали на то, что эффекты квантовой физики в жизни биологических систем играют важную роль. Пока новые взгляды не были полноценно интегрированы в доминирующие в настоящее время в физике  взгляды на мир. Однако, это дело ближайшего будущего, стабильно растущее число экспериментальных свидетельств и теоретических исследований заставляют с ними считаться даже ортодоксальных физиков. Фундамент квантовой биологии становится все надежнее. Она может вызвать новый эволюционный виток в области  передачи энергии, связи и компьютерной техники и электроники.

 

Среди самых наглядных примеров квантово-биологических феноменов можно назвать два. К ним относится всемирно известный механизм фотосинтеза, который по параметру эффективность энергии через белковые матрицы принципиальным образом зависит от долго сохраняющегося состояния квантовой когерентности. Другая иллюстрация – квантовый эффект Зенона. Он помогает птицам безошибочно определять направление магнитного поля Земли.

 

С позиции конструирования биологического квантового компьютера, эти феномены показательны, особенно интересен процесс фотосинтеза. Рассмотрим общие вехи в развитии квантово-биологических исследований и данного направления биофизики.

              Невидимое излучение биофотонов

 

Огромное количество результатов экспериментов, доказывающих существование «невидимых излучений», которые постоянно испускает любая живая материя, было получено начиная с первой половины ХХ века.  Еще в 1920-е годы гистолог Александр Гурвич (1874—1954) открыл ультрафиолетовое сверхслабое излучение, испускаемое всеми клетками и стимулирующее их активное деление. Его наличие подтвердили результаты независимых исследований по всему миру. К сожалению, так называемое митогенетическое излучение слишком сильно опередило научные знания прошлого века, поэтому официальная наука предпочла спрятать открытие "под сукно", как слишком нетривиальное и не укладывающееся ни  какие рамки.

1960-70-е годы советскими биологами было получено множество интереснейших результатов, которые словно вопили о том, что Гурвич открыл новую грань нашего многоликого мира. Борис Тарусов из МГУ изучал естественную занимался исследованиями естественной люминесценцию и особые формы «патологического» свечения биологических объектов с помощью высокочувствительных фотоумножителей. Работали эти устройства по принципу, как и у армейских приборов ночного видения.

В Новосибирске В. Казначеевым, С. Шуриным и Л. Михайловой в середине 1960-х годов были получены результаты нескольких тысяч экспериментов.  Они не только подтвердили результаты Гурвича. При этом произошло и углубление знаний о «целостности» живой материи.

В Новосибирске В. Казначеевым, С. Шуриным и Л. Михайловой в середине 1960-х годов были получены результаты нескольких тысяч экспериментов.  Они не только подтвердили результаты Гурвича. При этом произошло и углубление знаний о «целостности» живой материи. Брали единую колонию клеток, делили кварцевой перегородкой ее на 2 изолированные половины, ведь этот минерал легко пропускает ультрафиолет. Одну подергали губительному воздействию, а вторая часть приобретала те же фатальные симптомы и погибала. Если материал перегородки не пропускал УФ-лучи, то вторая колония клеток продолжала процветать. Был сделан вывод, что клетки обмениваются информацией, записанной на ультрафиолетовой волне.

Аналогичные исследования и результаты получили ученые из разных стран мира. Сейчас это явление  в официальной науки определяется термином «биофотоны». Это ультрафиолетовые и оптические  фотоны, которые испускаются только живыми организмами и клетками. Причем процессы должны быть отличны от  стандартной химической люминесценции.

Систематические измерения биофотонного излучения с помощью низкошумящих электронных фотодетекторов постоянно проводятся с конца 1970-х годов ХХ века. Явление это свойственно любой живой клетке или биосистеме на нашей планете.

 Точный физический механизм, отвечающий за процесс испускания биофотонов, наука пока не открыла. Его необычные свойства плохо объясняются с позиций современного уровня развития науки. Почти все изученные биосистемы демонстрировали один и тот же спектр биофотонного излучения пределах исключительно мягкого ультрафиолета и оптического света. Такое положение дел отличен от спектра, обычно свойственного  системам с температурой порядка 300 кельвин. В этом диапазоне энергия обязана падать на 15 порядков регистрируемой величины.

Эксперименты наглядно подтверждают, что параметры излучения и испускания биофотонов взаимосвязаны с характеристиками жизнедеятельности и параметрами развития любой биосистемы. Уже есть и практическое применение этого открытия  реальной жизни с довольно широким спектром от сельского  хозяйства и экологии до диагностики  медицине.