Сегодня 23 марта 2026
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 🔥
Plesk и cPanel уходят из России: «Рег.ру» перенесёт сайты пользователей на отечественный ispmanager 15 мин.
Ролевой боевик The Expanse: Osiris Reborn в духе Mass Effect скоро выйдет из тени — анонсирована новая презентация Xbox Partner Preview 2 ч.
В России разрешат искать экстремистские материалы в интернете, но только учёным и правоохранителям 5 ч.
«Не все изменения окончательны»: разработчики Slay the Spire 2 отреагировали на панику фанатов из-за первого обновления баланса игры 5 ч.
Capcom заинтриговала фанатов Dragon’s Dogma 2 — на иллюстрации ко второй годовщине игры углядели тизер крупного DLC 6 ч.
Марк Цукерберг создаёт ИИ-гендира: агента, который поможет ему руководить Meta 7 ч.
Ошибочка вышла: разработчики Crimson Desert попались на использовании генеративного ИИ, но пообещали всё исправить 8 ч.
«Ждал этого пять лет»: ролевой экшен Minecraft Dungeons в духе Diablo всё же получит продолжение, причём уже скоро 9 ч.
Microsoft пообещала сделать Windows 11 «более расслабленной и спокойной» 18 ч.
Программисты всё больше пользуются ИИ, а в некоторых компаниях это даже превратилось в соревнование 22-03 15:39
Производственные мощности даже ещё не построенных фабрик TSMC в США уже целиком забронированы 29 мин.
Представлены смартфоны Huawei Enjoy 90 Plus и 90 Pro Max с чипами Kirin 8000 и ёмкими кремний-углеродными батареями 29 мин.
NASA пытается «поймать» падающую обсерваторию Swift — до конца года она может сойти с орбиты 33 мин.
В Bloomberg назвали главного кандидата на замену Тиму Куку на посту главы Apple 49 мин.
iPhone Air оказался намного популярнее iPhone 16 Plus, а модем Apple C1X почти догнал аналоги Qualcomm 3 ч.
После волны критики разработчик Crimson Desert пообещал добавить поддержку видеокарт Intel Arc 3 ч.
Intel признала, что её новые настольные Core Ultra Plus почти не быстрее Ryzen в играх 4 ч.
Москвичи вынужденно пересели на Wi-Fi: трафик публичных точек доступа вырос в разы из-за отключений мобильного интернета 4 ч.
Мировой рынок чипов разросся до $831 млрд в прошлом году — сильнее всех выросла не Nvidia 4 ч.
DDoS нового уровня: Curator нейтрализовала длительную атаку в 2 Тбит/с на платформу онлайн-ставок 5 ч.