Сегодня 02 июля 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 Threads появились собственные личные сообщения — без перехода в Instagram 3 ч.
Одной из двух замороженных игр People Can Fly была Outriders 2 — подробности отменённого сиквела 5 ч.
Telegram добавил списки задач и посты от подписчиков — на последних можно зарабатывать 5 ч.
Bloomberg раскрыл список «очень состоятельных» претендентов на покупку TikTok в США 5 ч.
Rockstar вспомнила о Red Dead Online — для мультиплеерного боевика вышло первое за долгое время крупное обновление 5 ч.
Психологический хоррор Dead Take сотрёт границу между кино и играми — в главных ролях оказались звёзды Baldur’s Gate 3 и Clair Obscur: Expedition 33 8 ч.
Nvidia выпустила драйвер с поддержкой GeForce RTX 5050 9 ч.
System Shock 2: 25th Anniversary Remaster получила новую дату выхода на PlayStation, Xbox и Nintendo Switch 9 ч.
Разработчик конфиденциальных сервисов Proton решил засудить Apple за недобросовестную конкуренцию 9 ч.
Новый план Huawei по «захвату мира»: компания открыла исходный код своих ИИ-моделей 11 ч.
Новая статья: Обзор смартфона HONOR 400 Pro: настоящая уличная магия 2 ч.
Apple оштрафовали на $110 млн за незаконное использование технологии связи 20-летней давности 3 ч.
Новая статья: Обзор системного блока Bloody BD-PC CZ79C3: главное — настрой! 3 ч.
Apple обвинила экс-инженера Vision Pro в краже тысяч секретных файлов перед переходом к конкуренту 4 ч.
Отечественный квантовый процессор с наибольшим числом кубитов прошёл испытания и готов к масштабированию 5 ч.
Nothing представила накладные наушники Headphone (1) — аналоговое управление, звук KEF и автономность до 80 часов за €299 7 ч.
Nothing представила флагманский Phone (3) с матричным экраном и четвёркой 50-Мп камер за $800 7 ч.
Marshall представила портативную колонку Middleton II с автономностью до 30 часов и LE Audio — она работает даже под водой 8 ч.
Смартфоны Realme P3 и P3 Ultra поступили в продажу в России по цене от 22 999 рублей 9 ч.
Поставки ПК в США подскочили в первом квартале на 15 %, но теперь рост замедлится 10 ч.