Сегодня 16 июня 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Биология опередила технологии на миллиарды лет: у живых клеток нашлась способность к квантовым вычислениям

Согласно новому исследованию Филипа Куриана (Philip Kurian), физика-теоретика и директора-основателя Лаборатории квантовой биологии (QBL) в Университете Говарда в Вашингтоне, округ Колумбия, опубликованному в научном журнале Science Advances, живые клетки могут обрабатывать информацию с помощью квантовых механизмов гораздо быстрее, чем классическая биохимическая сигнализация.

 Источник изображения: The Quantum Insider

Источник изображения: The Quantum Insider

Как известно, квантовые вычислительные системы чувствительны к возмущениям и посторонним шумам, и чтобы их минимизировать, квантовые компьютеры должны функционировать при сверхнизких температурах. Принято считать, что только небольшие объекты, такие как атомы и другие частицы, обычно проявляют квантовые свойства. Биологические системы, наоборот, представляют собой враждебную среду для реализации квантовых вычислений: они имеют сравнительно высокую температуру и хаотичны. К тому же их основные компоненты, такие как клетки, являются громадными по сравнению с атомами.

Исследование Куриана ломает сложившиеся стереотипы. В прошлом году группа под руководством Куриана обнаружила «отчётливо квантовый эффект в белковых полимерах в водном растворе». Как отметил профессор Марко Петтини (Marco Pettini) из Университета Экс-Марсель и Центра теоретической физики CNRS (Франция), «экспериментальное подтверждение однофотонного сверхизлучения в повсеместной биологической архитектуре при тепловом равновесии открывает много новых направлений исследований в квантовой оптике, квантовой теории информации, физике конденсированных сред, космологии и биофизике».

Согласно исследованию, ключевой молекулой, обеспечивающей способность клетки к квантовой обработке информации, является триптофан. Это аминокислота, содержащаяся во многих белках, которая поглощает ультрафиолетовый свет и повторно излучает его на более длинной волне.

Крупные сети триптофана образуются в микротрубочках, амилоидных фибриллах, трансмембранных рецепторах, вирусных капсидах, ресничках, центриолях, нейронах и других клеточных комплексах. Подтверждение QBL квантового сверхизлучения в филаментах (внутриклеточное нитевидное образование) цитоскелета (клеточный каркас) имеет важное последствие: все эукариотические организмы (клетки которых содержат оформленное ядро) могут использовать эти квантовые сигналы для обработки информации.

Для расщепления пищи клетки, подвергающиеся аэробному дыханию, используют кислород и генерируют свободные радикалы, которые могут испускать разрушительные частицы ультрафиолетового излучения с высокой энергией. Триптофан может поглощать ультрафиолетовое излучение и повторно излучать его с меньшей энергией. И, как показало исследование QBL, очень крупные триптофановые сети делают этот процесс ещё более эффективным и надёжным благодаря мощным квантовым эффектам.

Сверхизлучение в филаментах цитоскелета происходит примерно за пикосекунду — миллиардную долю микросекунды. Эти триптофановые сети могут функционировать как квантовая волоконная оптика, которая позволяет эукариотическим клеткам обрабатывать информацию в миллиарды раз быстрее, чем при использовании только химических процессов.

Как отметили исследователи, аневральные организмы, включая бактерии, грибы и растения, которые составляют основную часть биомассы Земли, выполняют сложные вычисления. И поскольку они появились на планете гораздо раньше животных, именно они выполняют подавляющее большинство вычислений на основе углерода на Земле.

Работа Куриана привлекла внимание разработчиков квантовых вычислений, поскольку реализация квантовых эффектов в «шумной» среде позволяет сделать квантовую информационную технологию более устойчивой.

Также результаты исследования прокомментировал квантовый физик Сет Ллойд (Seth Lloyd), профессор машиностроения в Массачусетском технологическом институте. «Это служит напоминанием, что вычисления, выполняемые живыми системами, намного мощнее, чем вычисления, выполняемые искусственными», — отметил он.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
В «Яндекс Картах» появился надёжный пошаговый навигатор при нестабильном сигнале GPS 20 мин.
Teams научили отслеживать сотрудников через корпоративный Wi-Fi — Microsoft уверяет, что это не слежка 47 мин.
Double Fine, Ninja Theory и другие студии Xbox тоже оказались под угрозой закрытия, но продолжают борьбу за выживание 50 мин.
Индия заблокировала Telegram перед пересдачей аналога ЕГЭ, опасаясь утечек заданий 2 ч.
Fox купила конкурента Netflix за $22 млрд 2 ч.
Microsoft 365 Copilot приспособили для кражи корпоративных данных в хитроумной цепочке 2 ч.
Сюжетная ролевая игра The Life and Suffering of Prince Jerian получила дату выхода, новый трейлер и демоверсию в Steam 3 ч.
Microsoft ускорит встроенные в Windows 11 приложения 3 ч.
Xbox закроет студию Compulsion Games и продолжит увольнять топ-менеджеров в рамках «перезагрузки» 3 ч.
Electronic Arts запустила сервис для рекламодателей, позволяющий интегрировать рекламу в игровой процесс 5 ч.
Турция вложится в ИИ, ЦОД, облака и обучение в рамках программы AI Action Plan 9 мин.
Документы раскрыли характеристики Tesla Cybercab — роботакси проедет до 669 км на одной зарядке 21 мин.
Австралийская SharonAI Holdings купит 40 тыс. ускорителей GB300 и поделится с NVIDIA выручкой от ИИ-облака 27 мин.
TSMC получила от IMEC техпроцесс для массового выпуска 2D-транзисторов на 300-мм пластинах 28 мин.
Японская Nidec разработала 300-кВт внутристоечный CDU 34 мин.
Представлен смартфон Honor X70 Pro Max — большой экран, защита IP69K и батарея на 8560 мА·ч за $295 42 мин.
Qualcomm готовится к миру без приложений и разрабатывает более 40 ИИ-устройств 52 мин.
Чистые убытки OpenAI выросли в восемь раз в прошлом году и достигли $38,5 млрд 2 ч.
DJI представила карманную камеру Osmo Pocket 4P с двумя объективами, «киношными» функциями Ronin и стабилизатором 2 ч.
«Базис» и Т2 развернули первое в России импортонезависимое телеком-облако 3 ч.