Сегодня 11 августа 2025
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 🔥
Бывший президент Blizzard предсказал, что Battlefield 6 «раздавит» Call of Duty: Black Ops 7, и все от этого выиграют 55 мин.
Создатели Delta Force анонсировали хоррор-шутер Crossfire: Rainbow — геймплейный трейлер и первые подробности 2 ч.
Раздача кооперативного боевика Guntouchables в Steam превзошла все ожидания разработчиков, но играют меньше 1 % от скачавших 2 ч.
Ubisoft проговорилась о сериале Far Cry от создателей «Фарго» и «В Филадельфии всегда солнечно» 4 ч.
VI Форум «Мой бизнес» в Архангельске: предприниматели, эксперты и представители власти обсудят рост в новых условиях 5 ч.
«Странно для публичной компании отказываться от лёгких денег»: Electronic Arts забраковала ремейк Dragon Age: Origins и ремастер трилогии 6 ч.
Открытый бета-тест Battlefield 6 стал крупнейшим в серии — шутер вошёл в топ-20 самых популярных игр Steam 16 ч.
Поумневшая Siri появится только к весне 2026 года — вместе с углубленной интеграцией сторонних приложений 20 ч.
Хакеры заполонили Facebook замаскированными в SVG-изображениях вирусами 21 ч.
ИИ в Firefox загружает CPU до предела и быстро разряжает ноутбуки, пожаловались пользователи 10-08 13:51
Одна из самых дорогих RTX 5090: Asus оценила GeForce RTX 5090 ROG Astral OC BTF с разъёмом GC-HPWR в €3084 14 мин.
Xiaomi отгрузила всего 6042 электромобиля YU7, хотя заказы превысили 200 000 единиц за три минуты 32 мин.
Продажи цифровых фотоаппаратов в России достигли максимума за пять лет 2 ч.
Китай развернул антирекламную кампанию против Nvidia H20 2 ч.
Honor выпустит в России ноутбук за 199 990 рублей — MagicBook Pro 16 HUNTER на флагманском Core Ultra 9 285H 3 ч.
Brookfield: в течение десяти лет мощность ИИ ЦОД вырастет на порядок, а расходы на ИИ-инфраструктуру превысят $7 трлн 3 ч.
Бывшая российская «дочка» Xerox начнёт выпускать принтеры и МФУ под собственным брендом 4 ч.
Цены на память DDR4 взлетят почти вдвое — дефицит сохранится до конца года 4 ч.
NVIDIA и AMD будут выплачивать правительству США 15 % выручки от продажи ИИ-ускорителей в Китае 4 ч.
SSD под контролем: консорциум NVM Express обновил спецификации, добавив быстрое восстановление после сбоев 5 ч.