Сегодня 29 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 🔥
Anthropic начнёт обучать ИИ на диалогах пользователей, но её можно попросить так не делать 21 мин.
«Император снова взывает к вам»: авторы Warhammer 40,000: Space Marine 2 раскрыли план на второй год поддержки и дату выхода юбилейного обновления 50 мин.
Broadcom расширила инструментарий VCF 9.0, преобразовав её в «унифицированную платформу» 3 ч.
CD Projekt похвасталась достижением Cyberpunk 2077 на Switch 2 и расширила команды новых игр, включая The Witcher 4 и Cyberpunk 2 3 ч.
Microsoft выпустила первые собственные ИИ-модели: одна генерирует речь, а другая — текст 11 ч.
Кроссплатформенная история запущенных игр на ПК и консолях Xbox вышла из «беты» и скоро станет доступна всем 12 ч.
«Группа Астра» увеличила на треть выручку в I полугодии 2025 года 13 ч.
Ghost of Yotei выйдет в срок — наследник Ghost of Tsushima ушёл на золото за месяц до релиза 13 ч.
Broadcom интегрировала в VCF ИИ-сервисы и поддержку новейших ускорителей AMD и NVIDIA — всё это будет доступно бесплатно 13 ч.
Epic Games Store устроил на PC, Android и iOS раздачу культового приключения Machinarium от создателей Botanicula и Samorost 14 ч.
Солнечную вспышку экстремального класса впервые сфотографировали в беспрецедентном разрешении 3 мин.
Intel подтвердила, что сделка с Трампом не позволит ей продать бизнес по производству чипов 2 ч.
Dreame представила огромный флагманский телевизор Mega QLED 4K TV 100Q100 — 4K, 100 дюймов и 144 Гц 2 ч.
Ноутбуки HONOR MagicBook: технологии, дизайн и производительность для любых задач 2 ч.
Обновлённый Porsche Macan получил цифровой ключ и поддержку видеоигр 3 ч.
Автопилот FSD намного чаще отталкивает покупателей от Tesla, нежели привлекает 3 ч.
Nvidia готова отдавать 15 % выручки США ради поставок Blackwell в Китай, признал Хуанг 4 ч.
Nvidia всё сильнее зависит от настроения крупных клиентов — 39 % выручки в прошлом квартале обеспечили два покупателя 4 ч.
Intel уже получила от правительства $5,7 млрд в счёт оплаты сделки с акциями 5 ч.
Мировые поставки смартфонов в этом году вырастут на 1 % благодаря iPhone 7 ч.