Počítač z mikrobů

15 Bře

V termálních sirných pramenech se to hemží životem. Mezi organismy, které se tu nacházejí, je i druh mikrobu, jehož bílkoviny mají neuvěřitelné schopnosti. Jsou natolik zvláštní, že možná pomohou při konstrukci prvního kvantového počítače.

Vědci z agentury NASA již pomocí tohoto mikrobu vytvořili první sestavy „kvantových bodů“. Kvantový bod je drobný kousek zlata nebo polovodiče. V průměru má několik nanometrů a uvnitř se skrývá elektron. Tento elektron okolo sebe nemá příliš místa. Právě proto, že vězí v tak malém prostoru, chová se jinak, než by se normálně choval. Jinými slovy převažuje jeho kvantové chování. Kvantové body tohoto druhu mohou tvořit základ malých chemických senzorů. Kvantové stavy elektronu se totiž mění, když se k bodu naváže molekula.

Základem je elektron

Fyzikové se domnívají, že kvantové stavy elektronu mohou být využity jako tzv. kvantové bity (qubits). Jejich pomocí by se daly kódovat a tedy i zpracovávat informace. A nejen to. Elektron může být hned v několika kvantových stavech najednou. Kdybychom je přiměli zpracovávat informace, mohly by provádět několik operací zároveň. Hlavním problémem při vývoji kvantových počítačů je, jak zpracovat křehké kvantové stavy, aniž by došlo k jejich poškození. Podmínka, která má být přitom splněna, zní: chceme-li kvantové body číst, musí být uspořádány do pravidelných struktur.

Jak přilepit bílkovinu

Vědci z výzkumného centra NASA v Kalifornii navrhli, jak dosáhnout pravidelného uspořádání do rovných ploch. Kvantové body budou zachyceny do molekul bílkovin známých jako chaperoniny. Pocházejí z „extremofilních“ bakterií Sulphobolus shibatae, které žijí v horkých a kyselých vodách termálních pramenů. V přirozené podobě by se tato bílkovina nespojila s kvantovými body. Proto je potřeba doplnit nějaké „lepidlo“. Potřebná látka vznikne modifikací genu jiné bílkoviny, po které následuje přenesení do DNA bakterie Escherichia coli.

Zrodí se řád

Následuje proces, kdy se E. coli zničí teplem a také všechny bílkoviny s výjimkou upraveného extremofilního chaperoninu, který teplu odolává. Vědci dokážou chaperonin vyčistit a vytvořit z něj krystaly o průměru dvaceti mikrometrů. Každý z nich obsahuje tisíce pravidelně uspořádaných molekul. Tyto krystaly slouží jako podklad pro částice zlata nebo polovodiče, kterými se krystaly přelijí. Částice se skutečně ve velkém množství usadí uvnitř molekul, což se prokázalo po vysušení krystalů. Výzkum vědců z NASA by mohl být užitečný při vývoji obvodů měřicích několik nanometrů a přispět k zrychlení a miniaturizaci počítačů.

Leave a Reply