Каолин, как рабочее тело квантового компьютера 
Каолин — глина белого цвета, состоящая из минерала каолинита. Керамическое сырье (фарфор, фаянс, электротехнические изделия); применяется в фармацевтической, бумажной, текстильной и резиновой промышленности [
1]. В общем-то, состав глин, используемых в гончарном деле, неоднороден и не сводится к чистому каолину. Тем не менее, препарат под названием "Каолин (белая глина)" является фармакопейным препаратом (
Bolus Alba), и его можно раздобыть в аптеках. Он достаточно однороден, для того чтобы можно было обсуждать его свойства. Кроме того, для данного материала известны данные рентгеноструктурного анализа, что позволяет с уверенностью судить о его кристаллической решетке (т.е. расположении отдельных атомов в кристалле).
Каолин заинтересовал меня, прежде всего, как возможный материал для изготовления "грузика" по заданию Владимира Травки. Задание застало меня на отдыхе в Крыму на Азовском побережье в месте, где природной глины мне найти не удалось. Тамошняя местность - сплошные песчаники в смеси с ракушечником. Глина, продаваемая под названием "косметической" для этих целей не годилась, т.к. при замесе с водой не образовывала липкой массы. В местных аптеках про такой препарат даже не слыхивали. Пришлось отложить эксперименты до возвращения в Москву.
В Москве, согласно данным справочной, белая глина была только в двух аптеках. Да и то, обзванивая аптеки, оказалось, что наличествует она только в одной из них, и то остался только один пакет весом в 2 кг
. Пришлось срочно ехать в эту аптеку, расположенную где-то на в районе стадиона "Динамо". Там мне его продали прямо с "производства", где каолин использовался в качестве наполнителя при прессовании таблеток.
Надо сказать, что задание Владимира Травки оказалось не из легких. Глиняные изделия, для придания им достаточной прочности, положено обжигать в специальных печах (с медленно понимающейся и опускающейся температурой, чтобы изделия не потрескались). Кухонная духовка для этой цели явно не годилась, т.к. была недостаточно горяча для того, чтобы обеспечить спекание глины. А без обжига изделие после высыхания воды легко рассыпалось. Свои попытки я пока еще не бросила, но рапортовать об успехе пока не могу. Со свинцом было бы работать проще, но ... хотелось бы получить изделие именно из каолина. И вот почему.
Согласно моей "гипотезе", каолин должен являться перспективным материалом для квантового компьютера. А такая функция каолина дает очень широкие перспективы для манипулирования смыслами
. И вот этот момент мне предстоит сейчас доказать.
Начну танцевать от статьи Доронина [
2], в которой указывается на перспективность использования гидроксиапатита кальция в качестве рабочего тела квантового компьютера:
Речь идет о твердотельном квантовом компьютере, где в качестве квантового процессора используются кристаллы гидроксиапатита кальция Ca
5(PO
4)
3OH. Природа словно по заказу создала материал, идеально подходящий для создания квантового компьютера.
Микроструктура кристалла представляет собой плоскости, перпендикулярные одномерным цепочкам протонов гидроксильных групп. Каждая цепочка окружена шестью ближайшими соседними цепочками, и существенно, что расстояние между цепочками почти в три раза больше, чем расстояние между протонами в самой цепочке. Поскольку диполь-дипольное взаимодействие (ДДВ) ядерных спинов убывает с расстоянием r, как r-3, константа ДДВ соседних ядерных спинов в одной цепочке в 20 раз больше максимальной константы ДДВ спинов в соседних цепочках, поэтому можно считать, что цепочки ядерных спинов слабо взаимодействуют между собой.
В
препринте[4] предлагается создать твердотельный квантовый компьютер методами ЯМР на монокристалле гидроксиапатита кальция, помещенном в сильное магнитное поле, изменяющееся вдоль одной из осей монокристалла. В таком компьютере можно организовать согласованную работу очень большого числа кубитов.
Обращаю внимание, что, согласно этому тексту, одним из необходимых свойств кристаллической структуры такого материала должна быть "слоистая структура", ИЗОЛИРУЮЩАЯ отдельные слои друг от друга. В противном случае ("кубическом") образовалась бы трехмерная сеть, у которой было бы слишком много перекрестных связей, чтобы выполнять работу квантового компьютера. Именно по этой причине большинство кристаллов для этих целей не годятся.
Теперь рассмотрим кристаллическую структуру каолина, полученную методом рентгеноструктурного анализа [
6], и сравним ее с кристаллической структурой гидроксиапатита кальция, для которого перспективность такого применения была ранее доказана.
Дам необходимые пояснения к этому рисунку, чтобы было ясно, на что обратить внимание. Там самое главное состоит в том, что кристалл каолина не объемный, а "плоский". Подобен слюде, которой каолин приходится близким родственником. На рисунке мы видим, что кристаллы каолина подобны колоде карт, толщина каждой карты в которой составляет 7.4 ангстрема. Видите верхний слой на рисунке, никак не связанный с нижним? Вот этот "потолок" и есть в точности такой же "пол", который имеется снизу. Отсутствие химической связи между 2-мя этажами" очень важно. Это позволяет разным слоям смещаться относительно друг друга, что делает глину ПЛАСТИЧНОЙ. А с точки зрения квантовых эффектов, надежно ограничивает квантовую систему одним единственным слоем.
Черные шарики на рисунке - это ядра атомов алюминия. И именно здесь коренится отличие моей модели от "доронинской". Последняя построена на идее квантового взаимодействия спинов ПРОТОНОВ, когда как у меня эту роль выполняют ядра АЛЮМИНИЯ. Впрочем, протоны есть и у меня, но работа на ядрах алюминия мне кажется более перспективной. Вот мои аргументы:
1) Алюминий в природе встречается практически в ЧИСТОМ моноизотопном виде, как Al
27. Это чрезвычайно важно! Для тех, кто не в курсе, скажу, что ЯМР (Ядерно-Магнитный Резонанс) работает только с ядрами нечетной массы! И алюминий этому требованию полностью удовлетворяет. А это скорее редкость, среди легких ядер, чем закономерность. Ведь обычно легкие ядра несут в себе одинаковое число протонов и нейтронов, из-за чего их атомная масса четная, и потому не пригодная для ЯМР. За исключением протона (ядра атома водорода) - любимого объекта ЯМР-щиков, ядер с нечетными массами не так уж много. Просматривая широко распространенные в природе элементы, мы с огорчением обнаруживаем, что углерод C
12, к сожалению, четный. Это обстоятельство заставляет ЯМР-щиков довольствоваться лишь следовыми количествами C
13, который присутствует в природе в концентрации чуть более 1 %. Следующий азот N
14 - тоже четный. Затем кислород O
16 - и тут облом - он тоже четный. Четным является также и кремний Si
28. Большинство этих элементов содержат лишь небольшую толику нечетных изотопов, позволяющую при большом усилении использовать на этих ядрах ЯМР, но квантового компьютера на них не построить, т.к. редкое и случайное включение нечетных изотопов в кристалл не позволит иметь регулярную цепочку, необходимую для квантового компьютера. В этом смысле даже протоны не так хороши, как алюминий, поскольку в природном водороде присутствует 1.5 % дейтерия, его четного аналога. И этих 1.5 % не так уж и мало, если учесть, что появление единственного дейтерия в цепочке ведет к ее обрыву. А вот на алюминий любо-дорого глядеть - абсолютно чистый нечетный изотоп! Так уж оказалось, что соседние изотопы у алюминия оказались радиоактивны и до наших дней не дожили.
2) В кристалле каолина нет фосфора, который будучи сам нечетным изотопом P
31 мог бы влиять на состояние алюминия. Кремний и кислород - не конкуренты, т.к они четные. А протоны не опасны, т.к. с алюминием связаны не напрямую, а только через кислород.
3) Ядро атома алюминия более тяжелое, чем протон. Есть надежда, что квантовая система, построенная на ядрах алюминия, будет обладать большей "инерцией", чем аналогичная для протонных систем.
К слову сказать, Al
27-ЯМР-спектроскопия широко используется в геологии для анализа алюмосиликатов, или попросту разных камней
. Популярную статью на этот счет из ЖЖ можно найти здесь [
5].
Что еще мне остается добавить в рамках этой темы, где я вынуждена корчить из себя эзотеричку?
Разве только то, что горы (и наиболее высокие в Тибете), состоящие, главном образом, из алюмосиликатных пород, представляют собой ... квантовые компьютеры
. И Шамбала тому лучший пример
. Ну чем я хуже Доронина по качеству неудержимой фантазии?
Как сказал один из героев фантастического романа (М.Емцев, Е.Парнов, "Море Дирака"), входя в кабинет разъяренного начальника, - "Господи, надоумь меня научной чушью!.."
.
Использованные материалы и ссылки:
1. Каолин, Материал из Википедии — свободной энциклопедии,
http://ru.wikipedia.org/wiki/Каолин
2. С.И. Доронин, Квантовый компьютер, перспективы практической реализации,
http://quantmag.ppole.ru/Articles/theory.files/kk.html3. С.И. Доронин, Квантовый компьютер в головном мозге. Связь с эзотерикой,
http://quantmag.ppole.ru/Articles/theory.files/kkmozg.html4. Edward B. Fel'dman, Serge Lacelle, Perspectives on a Solid State NMR Quantum Computer,
http://xxx.itep.ru/abs/quant-ph/01081065. ruspect_nmr, Спектроскопия ЯМР твёрдого тела. Цеолиты. Часть первая,
http://ruspect-nmr.livejournal.com/13899.html6. Gabriel Varga, The structure of kaolinite and metakaolinite,
http://www.szte.mtesz.hu/06journal/2007_1/pdf/epa_2007_1_2.pdf
Автор