Сегодня 19 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 🔥
В Chrome нашли опасную уязвимость, которую уже используют хакеры — вышел экстренный патч 9 ч.
AMD представит технологию FSR Redstone с реконструкцией лучей и не только 10 декабря 12 ч.
Спасение галактики, истребление пауков и многое другое: Microsoft раскрыла, какие игры пополнят Game Pass в конце ноября и начале декабря 14 ч.
Спустя 7 лет после запуска и через 18 лет после Steam в Epic Games Store появилась возможность дарить игры друзьям 14 ч.
Генпрокуратура признала нежелательной деятельность разработчиков S.T.A.L.K.E.R. 2: Heart of Chornobyl на территории России 16 ч.
Alibaba выпустила ИИ-бота Qwen — будущего конкурента ChatGPT 16 ч.
Евросоюз рассматривает необходимость ограничения возможностей американских облачных гигантов 17 ч.
Roblox скоро начнёт разделять пользователей по возрасту — грядёт обязательная верификация 17 ч.
ИИ-агент в Windows 11 сможет загружать вирусы, предупредила Microsoft 17 ч.
Интернет внезапно засбоил по всему миру — в этом замешана Cloudflare 19 ч.
Акции бигтехов в США просели в цене на фоне обеспокоенности инвесторов формированием ИИ-пузыря 3 ч.
Microsoft и Nvidia готовы вложить до $15 млрд в ИИ-стартап Anthropic 5 ч.
Meta выиграла судебную тяжбу с антимонопольным регулятором США, призывавшим к её разделению 5 ч.
Новая статья: HUAWEI XMAGE 2025: мобильная фотография как полноценное окно в мир искусства 8 ч.
$30 млрд и 1 ГВт: Microsoft, NVIDIA и Anthropic договорились о сотрудничестве 9 ч.
Новая статья: Обзор ноутбука Acer Nitro V 16S AI: минимальный набор геймера, или На что способна мобильная версия GeForce RTX 5050 10 ч.
Xiaomi отчиталась об отличных продажах новых флагманов, миллиарде устройств умного дома и других успехах третьего квартала 10 ч.
Arm добавила Neoverse поддержку NVIDIA NVLink Fusion 10 ч.
Noctua пообещала «совсем скоро» выпустить чёрный кулер NH-D15 G2 chromax.black 10 ч.
Asus выпустила компактную плату Pro WS B850M-ACE SE для рабочих станций на Ryzen 9000 и Epyc 4005 10 ч.