Сегодня 27 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 🔥
Google открыла доступ к Vids для всех: ИИ-видеоредактор стал бесплатным, но не без ограничений 4 мин.
Миссия выполнима: ИИ-агент Google самостоятельно нашёл критическую уязвимость в браузере Chrome 18 мин.
Gears of War: Reloaded стартовала в Steam со «смешанными» отзывами и худшим пиковым онлайном среди игр серии 51 мин.
Twitch снова оштрафован в России: на этот раз почти на 62 млн рублей 2 ч.
Приложение «Лэтуаль» начало массово ломать iPhone после обновления 2 ч.
Вдохновлённый Doom и Half-Life научно-фантастический шутер Moros Protocol стал новой жертвой Hollow Knight: Silksong 2 ч.
Microsoft представила VibeVoice — открытый ИИ, превращающий текст в полуторачасовые подкасты 2 ч.
Google Meet опять «штормит» — россияне массово жалуются на сбои сервиса в России 4 ч.
Anthropic выпустила ИИ-агента Claude для Google Chrome — доступен он лишь 1000 человек в мире 4 ч.
Спустя год замедления YouTube наконец уступил «VK Видео» по месячной аудитории в России 5 ч.
Антиэлектромобильная политика Трампа разогнала продажи электрокаров в США до рекорда 22 мин.
Phison сняла с себя ответственность за сбои SSD после обновления Windows 11 26 мин.
Sony усилила проверку качества и приняла другие меры, чтобы провал Xperia 1 VII не повторился 51 мин.
В Nothing оправдались за скандал с чужими фотографиями на Phone (3) — всё свалили на человеческий фактор 2 ч.
Meta потратит миллионы долларов, чтобы будущее ИИ решали «правильные» политики 2 ч.
Rapidus запустит самое быстрое в мире производство 2-нм чипов — от проекта до кристалла всего за две недели 2 ч.
Дональд Трамп заявил, что ИИ ЦОД Meta в Луизиане будет стоить $50 млрд, а не $10 млрд 3 ч.
Sandisk выпустила быстрые SSD WD Blue SN5100 — до 4 Тбайт и до 44 % быстрее предшественников 4 ч.
Малайзия анонсировала первый собственный ИИ-ускоритель SkyeChip MARS1000 5 ч.
«Байкал Электроникс» готовит ИИ-чип BE-AI1000 с HBM3E и PCIe 5.0 6 ч.