Цифровой журнал «Компьютерра» № 5

Сначала учёные коротким лазерным импульсом возбуждала две из этих молекул, из-за чего электроны в пигментных молекулах переходили в квантовую суперпозицию возбужденных состояний. Когда такая суперпозиция схлопывается (коллапсирует), то излучаются фотоны несколько иных длин волн, которые, с одной стороны, свидетельствуют о наличии квантового эффекта, а с другой, в свою очередь, накладываются друг на друга с образованием характерной интерференционной картины. Изучая именно эту структуру интерференции в излучаемом свете, исследователи смогли восстанавливать детали квантовой суперпозиции, которая порождает наблюдаемую картину.

Результаты данного анализа получились воистину удивительными. Оказалось, что в суперпозиции участвуют не только две пигментные молекулы в центре антенн, но также и шесть остальных пигментных молекул. Причем это состояние квантовой когерентности связывает все молекулы необычайно долго — на протяжении 400 фемтосекунд (4 Ч 10-13 секунд). Этот интервал оказывается достаточно длительным для того, чтобы энергия абсорбированных фотонов одновременно «опробовала» все возможные пути движения по антенне. Когда же когерентность заканчивается, энергией уже выбран оптимальный маршрут, позволяющий осуществить перемещение без потерь.

Это открытие, надо повторить, опровергает некоторые давно устоявшиеся в квантовой механике воззрения, согласно которым квантовая когерентность не может появляться нигде, кроме криогенных температур, поскольку горячее окружение мгновенно разрушает хрупкий эффект. Тем не менее, нынешние опыты показывают, что в водорослях Chroomonas подобного рода эффекты идут постоянно при комнатной температуре — 21 градус по Цельсию.

По оценкам других специалистов, также разрабатывающих данное направление, сложность эксперимента, поставленного в Торонто, чрезвычайно высока. Аналогичный результат, полученный в Калифорнийском университете в Беркли в 2007 году, удалось продемонстрировать лишь при температуре минус 196 градусов по Цельсию. Там учёные исследовали бактериохлорофилловый комплекс в зелёных серных бактериях и тоже обнаружили, что пигментные молекулы похожим образом объединяются вместе в квантово-механическую сеть с когерентными состояниями. В итоге же ныне исследователи считают допустимым говорить, что в определённом смысле антенны растений и бактерий выполняют процедуры квантовых вычислений для отыскания наилучших путей передачи энергии.

Сейчас один из ведущих авторов калифорнийской команды, Грег Инджел (Greg Engel), продолжает исследования в Чикагском университете, где похожий по сути эксперимент тоже удалось воспроизвести при значительно более дружественной к жизни температуре 4 °C. Длительность когерентности у этой команды составляет 300 фемтосекунд (см. arxiv.org/abs/1001.5108v1).

Каким именно образом эти молекулы остаются когерентными в течение столь продолжительного по квантовым масштабам времени при столь высоких температурах, да ещё при относительно огромных расстояниях между молекулами — всё это пока остается большими загадками. На данный момент среди исследователей, занимающихся данной областью, преобладает точка зрения, согласно которой ключевую роль в обеспечении всего процесса играют белковые структуры, в которые вплетены пигменты. Хотя бы уже потому, что без этих структур никакой когерентности не получается.

Ну а что можно сказать о практических приложениях открытия? В первую очередь, высказывается надежда, что глубокое понимание квантовой когерентности в биологических клетках помогло бы при создании более эффективных солнечных элементов питания. А кроме того, если посмотреть чуть пошире и вспомнить, что и в мозге человека целый ряд учёных уже давно усматривает признаки работы квантового компьютера, то есть шанс на этом пути узнать побольше и о тайнах сознания.

К оглавлению

Навигационно-коммунальный замес. Часть 1. Коммунальная квартира Фадеев Михаил

Телеком-рынок в плане отношений между людьми и компаниями в последнее время начинает напоминать коммунальную квартиру. Все друг друга знают, все пользуются одним коридором и одним очком в туалете, но, при этом, по сценариям развития интриг между соседями-соквартирниками можно снимать шедевральные боевики с размашистым бюджетом. Цепляет в самом начале и не отпускает до самого конца.

Вот на кухне рафинированный интеллектуал-энциклопедист (Муртазин) обсуждает с душой компании и добряком-соседом (Колей) с какой стороны браться за яйцо при готовке — с тупой или с острой. При этом речь идет о разных яйцах (у одного — куриные, у другого — перепелиные), предназначающихся у одного для варки, у другого для яичницы. Но спор получается такой громкий, что сбегается вся квартира. Некоторые даже ставят табурет, приносят чипсы и пиво, создавая импровизированный зрительный зал.