`

СПЕЦІАЛЬНІ
ПАРТНЕРИ
ПРОЕКТУ

Чи використовує ваша компанія ChatGPT в роботі?

BEST CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Одноклеточные водоросли управляют квантовой когерентностью

0 
 
Одноклеточные водоросли управляют квантовой когерентностью

Криптофиты — мельчайшие морские водоросли, способные выживать в условиях почти полной темноты на дне водоемов или под толстым слоем льда, обязаны этим эволюционно развившемуся в них механизму включения и выключения квантовой когерентности. К такому выводу пришла международная команда исследователей, возглавляемая физиками из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW). Результаты ее работы опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Роль, которую в водорослях играет это квантовое явление, возникающее при фотосинтезе, остается загадкой. Предполагается, что оно помогает накапливать солнечную энергию более эффективно.

Объяснение функции когерентности в живых организмах, как надеются ученые, позволит добиться прорыва в технологиях солнечных батарей и квантовых электронных устройств.

Это исследование закладывает один из первых кирпичиков в фундамент новой дисциплины под названием квантовая биология. Она занимается изучением все чаще обнаруживаемых фактов, свидетельствующих об использовании живыми организмами эффектов квантовой механики, например, перелетными птицами для ориентации в магнитном поле Земли.

Большинство криптофитов имеют систему улавливания энергии, где квантовая когерентность присутствует. Но авторы работы обнаружили класс криптофитов, у которого она отключена из-за генетической мутации, изменившей форму ключевой молекулы белка. «Это означает, что мы можем раскрыть роль квантовой когерентности в фотосинтезе, сопоставляя организмы с обоими типами протеинов» — заявил профессор Школы физики UNSW Пол Курми (Paul Curmi).

Исследование структуры светопоглощающих комплексов трех разных видов криптофитов методами рентгеновской кристаллографии показало, что в мутировавших организмах появилась дополнительная аминокислота. Ее добавление изменяет структуру белкового комплекса и нарушает когерентность.

Как подытоживает статья PNAS: «Это показывает, что криптофиты развили в себе элегантный, но мощный генетический коммутатор для управления когерентностью и переключения механизмов, используемых при поглощении света».

В квантовой механике система, в которой все квантовые волны когерентны, может существовать одновременно в различных состояниях. Этот эффект, носящий название суперпозиция, обычно наблюдают в тщательно контролируемых лабораторных условиях, однако в 2010 г. он был обнаружен в двух разновидностях криптофитов, а позднее, также в зеленых серных бактериях.

Все эти микроорганизмы существуют при очень слабой освещенности, поэтому логично было предположить, что когерентность увеличивает эффективность процесса фотосинтеза.

Поглотив солнечный свет, протеин должен как можно быстрей передать захваченную энергию в реакционный центр, где она преобразуется в химическую энергию, потребляемую организмом. «Предполагалось, что путь энергии к реакционному центру выбирается произвольным образом, примерно как пьяница добирается домой, — пишет в статье профессор Курми. — Но квантовая когерентность позволяет энергии опробовать все возможные пути одновременно и выбрать самый быстрый из них».

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365

0 
 

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 

Ukraine

 

  •  Home  •  Ринок  •  IТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Мережі  •  Безпека  •  Наука  •  IoT