Журнал «Компьютерра» № 22 от 12 июня 2007 года

Строго говоря, любая болезнь охватывает весь организм в целом, поэтому и изменения происходят в нем повсеместно. Однако где-то эти изменения ярко выражены и по ним можно легко и достоверно установить характер заболевания, а где-то отклонения от нормы не столь однозначны. Подавляющее большинство недугов вообще и активность болезнетворных микроорганизмов в частности, в первую очередь вызывает изменения биохимического состава крови, поэтому именно анализ крови является первоочередным этапом диагностики. Но если знать, что искать, то диагностику можно проводить и по другим, казалось бы, мало пригодным для этого, «субстанциям» организма. Например, в волосах сохраняются признаки употребления человеком наркотиков, даже если их прием имел место достаточно давно.

За ответом на некоторые медицинские вопросы английские биохимики обратились к секрету слезных желез. В слезах содержится ряд белков, причем 95% белкового набора приходится на лизоцим, лактоферрин и альбумин. В частности, лизоцим обладает способностью разрушать клеточную стенку бактерий и, таким образом, выполняет функции антибактериального барьера. Антибактериальными свойствами обладает и лактоферрин. Было бы логичным ожидать, что многие инфекционные заболевания, особенно глазные, будут вызывать изменения в белковом составе слез, что и было подтверждено британцами на практике. Высушенная капля слезной жидкости анализируется с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния (другое название – рамановская спектроскопия). Данный метод дает информацию как о качественном составе белковой смеси, так и о количестве каждого белка. Новизна метода во многом именно в «индивидуальном» подходе к каждому белку, а для анализа достаточно образца слез объемом 1,5 микролитра.

Сейчас ученые исследуют возможное влияние небелковых примесей и других загрязнений, содержащихся в слезах, на результаты анализа. Кроме того, пока не совсем ясен круг заболеваний, которые можно диагностировать таким путем: будет ли он ограничен только глазными инфекциями или же расширен и на другие заболевания, в том числе неинфекционного характера. Если технология окажется эффективной и востребованной, то, скорее всего, придется разработать и новый медицинский прибор, специально предназначенный для анализа слез, которых в стенах больниц предостаточно. ЕГ

Бриллиантовый бит

Важные результаты, обещающие сделать реальными квантовые вычисления при комнатной температуре, получили физики из Гарвардского университета. Ученым удалось реализовать кубит, оперируя спином ядра атома изотопа углерода-13 в кристаллической решетке алмаза и продемонстрировать его великолепные характеристики.

Как известно, главная проблема на пути создания квантовых компьютеров в том, что нежная квантовая информация быстро разрушается тепловым шумом физического окружения. В лучшем случае информацию удается сохранять несколько тысячных долей секунды, а этого времени слишком мало, чтобы выполнять серьезные вычисления. Чтобы уменьшить влияние тепловых шумов, кубиты охлаждают до низких температур и стараются как можно лучше изолировать от окружения. Но необходимость охлаждения резко осложняет практическое использование квантовых вычислений. А если кубиты как следует изолировать, то как же потом ими управлять в процессе вычислений? И эта дилемма создает замкнутый круг, из которого очень непросто найти приемлемый выход.

Но, тем не менее, одну из хитрых лазеек удалось отыскать в Гарварде. Ученые работали в этом направлении уже несколько лет и, наконец, их труды увенчались успехом. Для реализации кубита был выбран спин ядра атома изотопа углерода-13 в кристаллической решетке алмаза, которая состоит из ядер обычного углерода-12. Тяжелое ядро атома слабо взаимодействует со своим окружением, и квантовое состояние такого кубита очень стабильно и при комнатной температуре. Оно может сохраняться целую секунду, что на несколько порядков больше обычных параметров. Но как же им манипулировать и как считывать с него информацию? В обычных реализациях кубитов с помощью ядерного магнитного резонанса для этого требуется много миллиардов ядер. Но здесь рядом с атомом углерода-13 ученые поместили примесь – атом азота с одним дополнительным, по сравнению с углеродом, электроном. Спины ядра и рядом расположенного лишнего электрона оказываются тесно связаны и могут обмениваться своими квантовыми состояниями при подходящем внешнем воздействии. Спином легкого электрона нетрудно управлять с помощью электромагнитного поля оптической и радиочастоты. И в то же время ядро и электрон можно надежно изолировать друг от друга, превратив ядро в ячейку квантовой памяти, и даже продолжать при этом измерять состояние электрона.