Дискуссии - Наука

В.А. Шашлов

Предлагается новый тип квантового компьютера, в котором кубиты сформированы на основе сверхпроводящих колечек, в которых носителями заряда служат «куперовские пары» протонов. Выдвинута гипотеза, что данный тип квантового компьютера реализуется в мозге и обеспечивает работу сознания.

Цель работы

Данная работа преследует цель обосновать следующие 3 утверждения:

1. в бимолекулярных слоях Н₂О с инвертированным расположением молекул может реализоваться высокотемпературная протонная сверхпроводимость,

2. эффект высокотемпературной протонной сверхпроводимости может быть использован для создания нового типа квантового компьютера,

3. данный тип квантового компьютера может реализоваться в миелиновой сети мозга и обеспечивать работу сознания.

Содержание работы

В первом разделе показано, что в центре двойного слоя молекул воды, обращенных друг к другу ионами Н⁺, образуется слой протонов, и в этом слое может реализоваться эффект сверхпроводимости при комнатной температуре, что позволяет создать принципиально новый тип квантового компьютера.

Во втором разделе показано, что эффект протонной сверхпроводимости может реализоваться в миелиновых оболочках нейронов, и мозг может работать как квантовый компьютер, кубиты которого образованы незатухающими протонными токами.

В третьем разделе рассмотрены пути экспериментального обнаружения незатухающего протонного тока в двойных слоях инвертированных молекул Н₂О.

I. Протонная сверхпроводимость в двойных слоях Н₂О и новый тип квантового компьютера

Рассмотрим бислой, состоящий из 2-х слоев молекул Н₂О, причем в каждом слое молекулы Н₂О расположены таким образом, что один из 2-х ионов Н⁺ ориентирован в направлении другого слоя. Эти ионы Н⁺, принадлежащие молекулам обеих слоев, образуют самостоятельный слой, расположенный посередине между слоями ионов ОН^-.

При таком расположении ионов Н⁺, силы, действующие на эти ионы со стороны ионов ОН^-, составляющих верхний и нижний слои данного бислоя, уравновешивают друг друга, вследствие чего ионы Н⁺ освобождаются от связей с ионами ОН^- и образуют самостоятельный слой, внутри которого могут перемещаться в любом направлении.

Примечание. Данные ионы Н⁺ больше не принадлежат ни первому, ни второму слою молекул воды: эти ионы «коллективизируются» (обобществляются), а от самих молекул воды остаются 2 слоя ионов ОН^-.

Ионы Н⁺ – это не что иное, как протоны, поэтому в данной структуре образуется слой, состоящий из одних протонов.

В итоге, половина всех протонов, входящих в состав молекул Н₂О, образуют новый слой (самостоятельную фазу), внутри которого они могут свободно перемещаться: образуется проводящий слой протонов. Внутри данного слоя отсутствуют какие-либо препятствия для движения протонов, поэтому проводимость данного слоя имеет чрезвычайно большую величину.

Более того, составляющие данный слой протоны могут образовывать «куперовские пары», что приводит к сверхпроводимости данного слоя. Причина образования «куперовских пар» протонов такая же, как в обычных сверхпроводниках: возникновение эффективного притяжения между протонами.

При движении между 2-х слоев ионов ОН^-, в области, которую пересекает протон, верхний и нижний слои ионов ОН^- сближаются и создают отрицательный заряд, который облегчает протекание через данный объем других протонов: это эквивалентно наличию между протонами притяжения.

В данном случае, сближение ионов ОН^- осуществляется не за счет обмена фононами, а за счет кулоновского притяжения этих ионов к пересекающим данную область протонам (этот механизм носит название «экситонный»).

Описанный эффект аналогичен эффекту образования куперовских пар, только в данном случае пары образуются не электронами, а протонами. Кроме того, имеется 2 отличия, которые способны увеличить критическую температуру до комнатной величины:

1. притяжение протонов осуществляется не за счет обмена фононами, а за счет кулоновского взаимодействия с электронами в составе ионов ОН^-,

2. двухмерность сверхпроводящего слоя.

В действительности, механизм перехода слоя протонов в сверхпроводящее состояние горазда сложнее. В частности, необходимо учитывать, что ионы ОН^- включают в себя не только (-) заряды, но и (+) заряды. Поэтому, при движении протонов вдоль поверхностей, образованных ионами ОН^-, в этих поверхностях возбуждаются поперечные акустоэлектрические колебания гиперзвуковой частоты с длиной волны, равной удвоенному расстоянию между ионами О^{- -} и Н⁺ в составе ОН^-.

В рассматриваемой структуре возможна реализация акустоэлектрического аналога нестационарного эффекта Джозефсона, в котором роль напряжения выполняет натяжение, и энергия протонных пар преобразуется не в фотоны, а в фононы: т.е. в когерентные колебания образующих данную структуру ионов (в гиперзвуковые волны).

Кроме того, между всеми описанными эффектами имеются положительные обратные связи, что делает возможным их реализацию в режиме самовозбуждения.

Примечание. Толчком для самовозбуждения может быть выделение ядерной энергии, когда протоны данного слоя вступают в реакции обратного бета-распада с образованием нейтронов [1].

Температура перехода в сверхпроводящее состояние существенно зависит от «чистоты» поверхностей, образованных ионами ОН^-, между которыми расположен проводящий слой протонов. При отсутствии на этой поверхности сколько-нибудь существенных «выступов» (чужеродных молекул и ионов), критическая температура перехода в сверхпроводящее состояние может иметь комнатное значение.

Данный вывод нуждается в экспериментальной проверке (раздел III).

Если в рассматриваемой структуре эффект протонной сверхпроводимости действительно имеет место при комнатной температуре, то на его основе могут быть созданы весьма перспективные виды кубитов. Для этого достаточно свернуть рассматриваемые двойные слои в колечки возможно меньшего радиуса: два устойчивых состояния кубита |0> и |1> соответствуют вращению сверхпроводящего протонного тока в данных колечках по часовой стрелке или против часовой стрелки.

В свою очередь, на основе данных кубитов может быть создан принципиально новый класс квантовых компьютеров, в которых количество кубитов будет практически неограниченным и которые будут работать при нормальной температуре.

II. Мозг – квантовый компьютер с протонной сверхпроводимостью

Описанные двойные слои молекул воды с инверсным расположением молекул, вероятно, существуют в миелиновых оболочках аксонов.

Миелиновые оболочки образуются в результате наматывания на ось аксона мембран шванновских клеток. Наматывается сразу 2 слоя мембран, которые «прижаты» друг к другу неполярными хвостами липидных молекул, поэтому наматывание производится той стороной мембраны, которая образована полярными головками, причем полярные головки располагаются и на поверхности, которая наматывается, и на поверхности, на которую происходит наматывание. В результате, полярные головки данных 2-х мембран приходят в непосредственный контакт друг с другом.

Полярные головки обладают гидрофильными свойствами и окружены слоем молекул воды. В процессе наматывания, молекулы воды выдавливаются из области контакта, однако, монослои молекул Н₂О, которые адсорбированы на полярных головках этих 2-х поверхностей, остаются «на месте». Эти 2 монослоя Н₂О «запечатываются» между слоями полярных головок 2-х мембран, в результате чего образуется двойной слой молекул Н₂О и внутри него слой, состоящий из одних протонов.

Таким образом, между двумя слоями полярных головок в мембранных слоях миелиновых оболочек аксонов образуется двойной слой молекул Н₂О, причем все молекулы ориентированы одним из 2-х своих ионов Н⁺ к центру этого слоя.

Примечание. Второй ион Н⁺, вместе с ионом О^{- -}, образует ион ОН^-, которым молекулы Н₂О присоединяются к полярным головкам.

В итоге, в центре рассматриваемого двойного слоя молекул Н₂О образуется слой, состоящий из одних ионов Н⁺, т.е. из одних протонов. Составляющие данный слой протоны являются почти свободными, поскольку силы, действующие на протоны со стороны обоих слоев ионов ОН^-, равны по величине и противоположно направлены.

Подобно электронам в металлах, данные протоны являются свободными носителями зарядов, правда перенос зарядов может происходить только внутри поверхности, в которой расположены сами протоны.

В соответствие с теми же причинами, которые описаны в разделе I, данные протоны могут образовывать куперовские пары, и в рассматриваемых слоях может реализоваться эффект сверхпроводимости.

Количество таких сверхпроводящих протонных слоев в миелиновых оболочках нейронов чрезвычайно велико: в каждом нейроне это количество может составлять (10³ - 10⁴). Данные слои имеют цилиндрическую форму и могут выполнять функцию кубитов. Таким образом, в каждом нейроне может иметься (10³ - 10⁴) кубитов: даже один нейрон может являться мощным квантовым компьютером.

Приведенные аргументы позволяют выдвинуть гипотезу: мозг работает как квантовый компьютер, кубитами которого служат незатухающие протонные токи в цилиндрических слоях миелиновых оболочек аксонов.

Примечание. Существенную роль в работе информационной системы мозга могут играть не только протонная сверхпроводимость, но и гиперзвуковые колебания, генерируемые в миелиновых оболочках нейронов совместно с образованием сверхпроводимости или в соответствие с механизмами, рассмотренными в работе [2].

III. Экспериментальная проверка

Чтобы экспериментально проверить эффект высокотемпературной протонной сверхпроводимости, необходимо научиться создавать двойные слои Н₂О с указанным расположением молекул в каждом из 2-х слоев.

Примечание. Молекулы Н₂О можно заменить на другие сильно полярные молекулы, способные формировать двойной слой с общим (центральным) слоем протонов.

Возможно, это удастся сделать, заполная определенным количеством предельно чистой воды пространство между двумя пластинками из соответствующего материала, когда расстояние между этими пластинками составит ~ 2*10^-8 см.

Однако, при таком способе трудно рассчитывать, что все молекулы приобретут требуемую ориентацию. Вероятно, придется воспользоваться тем же способом, который реализуется при образовании аксонов: постепенное выдавливание «лишних» молекул Н₂О при медленном сближении данных пластин.

Самый простой способ – использовать в качестве объекта исследования поперечные срезы миелиновых оболочек аксонов.

Задача заключается в том, чтобы с помощью наиболее чувствительных магнитометров обнаружить в исследуемых образцах магнитные поля, создаваемые незатухающим вращением протонов.

Примечание. Не исключено, что искомые магнитные поля уже фиксируются в экспериментах по измерению тонких вариаций магнитного поля мозга, но пока не находят адекватной интерпретации: в настоящее время они рассматриваются, как следствие прохождения электрических потенциалов действия.

Заключение

В данной работе продолжено изучение особых свойств 2-слойных пленок Н₂О, в которых молекулы воды особым образом ориентированы друг относительно друга. Выдвинуто предположение, что образующийся в центре данных пленок слой протонов, обладает сверхпроводящими свойствами при комнатной температуре.

Предложено создать новый тип квантового компьютера, кубиты которого образованы на основе протонной сверхпроводимости в данных пленках, свернутых в цилиндрические поверхности малого радиуса.

Создание такого квантового компьютера станет важным шагом на пути к искусственному интеллекту, поскольку данный тип квантового компьютера, вероятно, реализуется в миелиновых оболочках нейронной сети мозга.

Выводы

1. В двойном слое молекул воды, ориентированных друг к другу ионами Н⁺, образуется центральный слой, состоящий исключительно из протонов.

2. В данном слое протонов может реализоваться эффект сверхпроводимости при комнатной температуре.

3. Протонная сверхпроводимость в двойных слоях молекул Н₂О может быть использована для создания нового типа квантовых компьютеров.

4. Данный тип квантового компьютера может реализоваться в миелиновой сети мозга и обеспечивать работу сознания.

ЛИТЕРАТУРА

1. В.А. Шашлов, Фундаментальный принцип живого // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 27970, 09.07.2022

2. В.А. Шашлов, Тайна сознания // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 27038, 16.03.2021

[Обсуждение на форуме «Публицистика»]