Сегодня 12 ноября 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 🔥
Дополнение к Elden Ring Nightreign добавит в игру Арториаса из Dark Souls и не только — первый трейлер и дата выхода The Forsaken Hollows 21 мин.
Google представила своё частное облако для усиления обработки данных ИИ с сохранением приватности 38 мин.
Обновление Windows 11 предлагает новое меню «Пуск» и устраняет проблему клонирования диспетчера задач 5 ч.
Microsoft объявила о прекращении поддержки Windows 11 Home и Pro 23H2 9 ч.
На ПК и консолях вышла сюжетная ролевая игра Rue Valley — дитя Disco Elysium и «Дня сурка» 11 ч.
Google научила «Фото» снимать очки, добавлять улыбку и менять стиль по слову пользователя 12 ч.
iKS-Consulting: российский рынок облачных сервисов вырастет в 2025 году до 416,5 млрд рублей 13 ч.
AMD приобрела ИИ-стартап MK1, созданный ветеранами Neuralink 14 ч.
Музыкальное приключение Mixtape от создателей The Artful Escape не выйдет в 2025 году 15 ч.
Sony разочаровалась в Destiny 2 и признала обесценение активов Bungie 16 ч.
ZincFive представила аккумуляторную систему для ИИ ЦОД — BC 2 AI на основе никель-цинковых элементов 15 мин.
Sony представила специальную версию PlayStation 5 только для японского рынка со сниженной на четверть ценой 2 ч.
Глава AMD Лиза Су рассчитывает, что рынок компонентов для ИИ к 2030 году достигнет $1 трлн 4 ч.
Новая статья: Обзор GIGABYTE GAMING A16 3VH: мне нужен стабильный игровой ноутбук, недорого 8 ч.
Nebius заключила сделку с Meta на $3 млрд, распродав все свои вычислительные мощности и нарастив выручку на 355 % 9 ч.
AMD раскрыла первые подробности о Zen 7 — представлен свежий план выпуска CPU-архитектур 9 ч.
Новая статья: Обзор умных часов HUAWEI WATCH Ultimate 2: теперь по-настоящему флагман 9 ч.
Пищу для астронавтов будут делать из мочи — жителям Земли от этого тоже не скрыться 13 ч.
Бывшая Yandex N.V. взлетела — выручка Nebius подскочила на 355 % после сделки с Meta 15 ч.
Экзоскелет из Death Stranding 2 стал реальностью и скоро поступит в продажу — Кодзима приложил руку 15 ч.