Почти «Автостопом по галактике»: жизнь на Земле работает как квантовый компьютер и уже выполнила 10^60 операций

По результатам нового исследования американского физика Филиппа Куриана из Лаборатории квантовой биологии в Университете Говарда в Вашингтоне, живые клетки способны обрабатывать информацию на квантовом уровне. 

По подсчетам Куриана, живые клетки за 4,5 млрд лет существования Земли выполнили около 10⁶⁰ элементарных логических операций. Ученый утверждает, что его работа связывает между собой в одно целое ключевые принципы термодинамики, теории относительности и квантовой физики.

В прошлом году Куриан и его коллеги опубликовали данные, которые демонстрируют, что филаменты цитоскелетного белка демонстрируют сверхизлучение — квантовое явление, при котором клетки ведут себя как единое целое. Это позволяет энергии с невероятной скоростью перемещаться через большие группы молекул. 

Ученые исследовали аминокислоту триптофан, которая способна поглощать ультрафиолет и излучать его волнами с большей длиной. Триптофан в достаточном количестве содержится в клетках живых организмов, в таких структурах как микротрубочки, рецепторы и аксоны.

Клетки в состоянии сверхизлучения в богатых триптофаном волокнах способны обрабатывать информацию со скоростью около 10 трлн операций в секунду. Это более чем в 1 млрд раз быстрее традиционных моделей нейронных вычислений.

Наиболее противоречивая идея, предложенная Филиппом Курианом, утверждает, что биологические вычисления проводятся не только нейронами. В течение многих десятилетий нейробиологи моделировали понимание этих сложных процессов в живых организмах, полагаясь на нейроны в качестве ключевых единиц обработки информации. Однако такие модели не включают в себя те формы жизни, которые не имеют нервной системы, в частности, бактерии, грибы, растения. 

По мнению Куриана, именно эти аневральные организмы фактически могут выполнять большую часть биологических вычислений. Ученый объясняет, что клетки этих организмов также содержат сверхизлучающие волокна, способные к передаче квантовых сигналов.

Куриан также для сравнения приводит оценку всех выполненных логических операций во Вселенной, которая равна 10¹²⁰. Из этого следует, что количество всех выполненных на Земле логических операций может быть равно квадратному корню от всех вычислений во Вселенной.

Исследование Куриана привлекло внимание физиков и специалистов, работающих над передовыми технологиями квантовых вычислений. По расчетам ученого, биологические системы уже выполняют квантовые вычисления с показателями исправления ошибок и энергоэффективностью, превосходящими даже лучшие искусственные системы. 

Казалось бы, что биологические системы не должны быть пригодными для проведения квантовых вычислений из-за относительно высокой температуры для этого и хаотичности. К тому же, сами клетки выглядят огромными по сравнению со структурами на уровне атомов. Однако теория Куриана предполагает, что определенные биологические структуры могут естественным образом экранировать и стабилизировать квантовые состояния.

Сверхизлучение в филаментах цитоскелета происходит примерно за пикосекунду. Триптофановые сети могут функционировать как квантовая волоконная оптика, которая позволяет эукариотическим клеткам обрабатывать информацию в миллиарды раз быстрее, чем при использовании только химических процессов.

Триптофан и подобные молекулы были обнаружены в межзвездном пространстве. Некоторые астрохимики считают, что они могут быть предшественниками жизни. Если сверхизлучающая квантовая сигнализация является фундаментальным свойством этих структур, идеи Куриана могут повлиять на способы поиска жизни на других планетах. Он предполагает, что жизнь — это не просто случайный процесс, происходящий во Вселенной, а скорее явление обработки информации, неразрывно связанное с физическими законами Вселенной.

Квантовая запутанность света и звука — ученые создали связь, устойчивую к внешнему шуму

Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances

Источник: ZMEScience