Сегодня 06 мая 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 🔥
Лаконичный трейлер раскрыл дату выхода и цену олдскульного приключения Mina the Hollower от создателей Shovel Knight 26 мин.
AMD выпустила драйвер с поддержкой Pragmata и других новых игр 3 ч.
Славянская Devil May Cry: разработчики балетного слешера «Царевна: Эпоха сказок» показали пять минут чистого геймплея 3 ч.
«Спокойной ночи и удачи!»: руководитель франшизы Dying Light покинул Techland после 13 лет работы 3 ч.
Meta готовит персонального ИИ-помощника для миллиардов пользователей — проект на $145 млрд пугает инвесторов 4 ч.
Второй трейлер GTA VI вышел ровно год назад, а фанаты вычислили дату следующего показа по расположению планет 5 ч.
Серверы Ubuntu снова заработали после пятидневной DDoS-атаки 6 ч.
Соавтор Mortal Kombat подтвердил работу над новой Mortal Kombat «и не только» 6 ч.
Google проведёт 12 мая мероприятие Android Show I/O Edition — там расскажут об Android 17 и, вероятно, об Aluminium OS 6 ч.
Gemini в «Google Документах» научился запоминать «постоянные» инструкции 6 ч.
Corning построит в США три завода по выпуску оптоволокна для ИИ ЦОД с чипами NVIDIA 37 мин.
Смарт-кольцо Samsung Galaxy Ring 2 выйдет не раньше 2027 года — с упором на автономность и мониторинг здоровья 2 ч.
Мировой рынок чипов идёт к $1 трлн — первый квартал принёс почти $300 млрд 2 ч.
Energizer представила безопасные для детей и питомцев батарейки-таблетки — они не вызывают ожогов при проглатывании 2 ч.
Nvidia с помощью Corning заменит тысячи медных кабелей в дата-центрах оптикой — ради скорости и экономии энергии 3 ч.
«Борьба за выживание»: Microsoft хочет отказаться от обязательств по энергосбережению ради процветания ИИ 4 ч.
AMD уйдёт от универсальных серверных CPU — EPYC ждёт дробление под ИИ, облака и другие сценарии 5 ч.
Россияне смогут с 1 сентября сохранять номера телефонов при переезде в другие регионы 6 ч.
ДАТАРК расширила производство модульных ЦОД 6 ч.
Президент OpenAI оказался владельцем долей в Cerebras и CoreWeave, у которых миллиардные сделки с самой OpenAI 6 ч.