Сегодня 13 августа 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 🔥
Бывшая 1C Publishing выпустит российский карточный боевик «Бессмертный. Сказки Старой Руси» на PS5, Xbox и Switch, но под другим названием 2 ч.
ИИ-бот Claude теперь может прочитать «Войну и мир» за раз — Anthropic увеличила контекстное меню в 5 раз 10 ч.
ИБ-платформа Security Vision 5 получила множество доработок 11 ч.
Krafton: увольнение руководителей Unknown Worlds спасло Subnautica 2 от судьбы Kerbal Space Program 2 и «непоправимого ущерба всей франшизе» 11 ч.
Chrome начнёт блокировать скрипты для слежки, но только в режиме «Инкогнито» 12 ч.
VK Tech увеличила в I полугодии 2025 года выручку в полтора раза, а количество клиентов выросло более чем втрое 12 ч.
Догоняя X: месячная аудитория Threads превысила 400 млн активных пользователей 13 ч.
Perplexity предложила выкупить Google Chrome за $34,5 млрд — сам стартап стоит почти вдвое меньше 13 ч.
Персонализация поиска Google стала по-настоящему персональной — теперь можно самому выбирать источники 15 ч.
Capcom устроит «эксклюзивный показ» Resident Evil Requiem на Gamescom: Opening Night Live 15 ч.
Удали фото — спаси реку: в Британии нашли необычный способ экономии воды 26 мин.
Китай резко увеличил расходы на закупку оборудования для выпуска чипов, но общие инвестиции в отрасль сократились 35 мин.
Microsoft и Вашингтонский университет создали «зелёный» цемент из водорослей 2 ч.
Бывший глава Intel Крейг Барретт предложил клиентам компании скинуться по $5 млрд на её спасение 2 ч.
Ради оптимизации производства чипов через пару лет TSMC прекратит использование кремниевых пластин типоразмера 150 мм 3 ч.
Сэм Альтман поборется с Илоном Маском в сфере мозговых имплантов 5 ч.
Новая статья: Обзор складного смартфона Samsung Galaxy Z Flip7: самая изящная раскладушка 11 ч.
Samsung выпустила первый телевизор с подсветкой Micro RGB и улучшенной цветопередачей 15 ч.
Учёные придумали невидимые для глаз световые водяные знаки для выявления дипфейков 16 ч.
Анонсирован смартфон Vivo V60 с оптикой Zeiss и ценой от $425 17 ч.