Сегодня 18 сентября 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 🔥
Студия ветерана Blizzard анонсировала динамичный изометрический боевик Arkheron — смесь Diablo и королевской битвы 7 ч.
Даже авторы сценария The Wolf Among Us 2 не знают, что происходит с игрой 8 ч.
Nothing анонсировала OS 4.0 — интерфейс стал проще, а камера умнее 10 ч.
Paradox добавила возмутившие фанатов платные кланы в стандартное издание Vampire: The Masquerade — Bloodlines 2 и анонсировала два сюжетных DLC 10 ч.
Жертвы утечки данных Facebook через Cambridge Analytica начали получать выплаты от Цукерберга 11 ч.
В мессенджере Max начинаются «открытые» тесты каналов — создавать их разрешат блогерам из реестра РКН 11 ч.
В России выплатили первую зарплату в цифровых рублях 12 ч.
На официальном сайте Like a Dragon засветилась Yakuza Kiwami 3 — Ryu Ga Gotoku Studio готовит анонс ремейка Yakuza 3 12 ч.
Rutube объяснил: пиратский контент на хостинг закачивают пользователи, но Netflix пока не жалуется 13 ч.
Microsoft обратилась к ИИ от Anthropic для Visual Studio Code — OpenAI больше не в почёте 14 ч.
Alibaba удалось разработать ИИ-чип T-Head PPU, сопоставимый по характеристикам с Nvidia H20 2 ч.
Новая статья: Обзор «золотого» блока питания GamerStorm PQ1000G (PQA00G-FD) с разъемом 12V-2x6 6 ч.
Глава NVIDIA разочарован запретом Китая на покупку RTX Pro 6000D, но все вопросы будут решаться на высшем уровне 6 ч.
Журналисты протестировали Apple Watch Series 11, Ultra 3 и SE 3 — всем нравится младшая модель 7 ч.
CoreWeave инвестирует ещё £1,5 млрд в британские ИИ ЦОД 7 ч.
Российский специалист по ремонту ПК-оборудования VIK-on выпустил DDR5-тестер для ноутбуков 7 ч.
Garmin выпустила смарт-часы Venu 4 — улучшенные функции, светодиодный фонарик и цена от $550 7 ч.
iPhone 17 Pro обласкали в первых обзорах: «значительное обновление, вызывающее восторг» 8 ч.
СМИ и блогеры протестировали iPhone Air: «ультратонкий смартфон не без компромиссов» 8 ч.
Вышли первые обзоры iPhone 17: «лучший вариант базовой модели за последние годы» 8 ч.