Сегодня 19 мая 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 🔥
«До сих пор мурашки от музыки»: официальный трейлер в честь 10-летия The Witcher 3: Wild Hunt подарил фанатам мощный заряд ностальгии 17 мин.
HPE предложила клиентам VMware новые решения с Morpheus VM Essentials 4 ч.
Журналисты выяснили, какие функции Nintendo Switch 2 будут недоступны игрокам в России 5 ч.
Doom: The Dark Ages показала в Steam худший пиковый онлайн среди игр новейшей трилогии, но этому есть объяснение 7 ч.
Создатели «Смуты» анонсировали «Смутное время: Казачий круг» и раскрыли новые детали аддона «Земский собор» 7 ч.
Apple обойдёт стороной больную тему обновления Siri на грядущей конференции WWDC 8 ч.
Кодзима рассказал, когда ждать фильм по Death Stranding и шпионский боевик Physint в духе Metal Gear Solid 8 ч.
«Спасибо, что вы всё ещё с нами»: CD Projekt Red поздравила игроков с 10-летием «Ведьмак 3: Дикая Охота» 9 ч.
Переиздание культовой Syberia с новой графикой выйдет в 2025 году полностью на русском языке 10 ч.
Авторы Mortal Kombat 1 вскоре могут анонсировать Injustice 3 11 ч.
Huawei представила смартфон Nova 14 Ultra со спутниковой связью и новейшей HarmonyOS 5 58 мин.
Asus представила располовиненную геймерскую клавиатуру ROG Falcata с магнитными переключателями ROG HFX V2 2 ч.
NVLink Fusion: NVIDIA открыла фирменный интерконнект NVLink сторонним разработчикам чипов 3 ч.
HPE обновила гарантии для СХД Alletra Storage MP B10000 и представила СХД для резервного копирования StoreOnce 3720 и 3760 3 ч.
ФАС выявила монополию на интернет в домах ПИК и потребовала объяснений 4 ч.
Санкции США на поставки чипов всё же вредят развитию ИИ в Китае, признала Tencent 4 ч.
MSI показала на Computex 2025 игровой десктоп MEG Vision X AI 2nd с человеко-машинным интерфейсом 4 ч.
Миру грозит дефицит электроники и электромобилей — Китай тормозит экспорт редкоземельных металлов 5 ч.
Роботы-курьеры станут полноправными участниками дорожного движения — с номерами и ограничением скорости 6 ч.
Nebius построит в Израиле национальный суперкомпьютер с 4 тыс. ускорителей NVIDIA Blackwell за $140 млн 6 ч.