Scoperta rivoluzionaria: il corpo umano elabora informazioni quantistiche più velocemente delle supercomputer
Un recente studio pubblicato sulla rivista Science Advances ha svelato una scoperta che potrebbe cambiare profondamente la nostra comprensione della biologia e della fisica. Secondo i ricercatori, le cellule eucariote, tra cui quelle umane, sembrano essere in grado di utilizzare i principi della meccanica quantistica per elaborare informazioni a velocità che superano quelle dei supercomputer quantistici più avanzate. Questo fenomeno, che si verifica a temperature e condizioni ambientali normali, mette in discussione le convinzioni precedenti sulla possibilità di applicare la fisica quantistica agli ambienti biologici.
Le scoperte del laboratorio di biologia quantistica
Il team di ricerca, guidato dal fisico teorico Philip Kurian dell’Università di Howard, ha individuato un fenomeno chiamato superradiance quantistica in strutture cellulari come i filamenti citoescheletrici. Secondo gli scienziati, questa scoperta potrebbe spiegare come le cellule siano in grado di elaborare informazioni miliardi di volte più velocemente dei metodi biochimici tradizionali. Un simile processo suggerisce che la computazione quantistica potrebbe essere una parte intrinseca della vita fin dalle sue origini.
Questa ricerca potrebbe avere implicazioni straordinarie non solo per la biologia, ma anche per la nostra comprensione delle leggi fondamentali della fisica. Questo tipo di calcolo quantistico avviene in ambienti biologici senza la necessità di condizioni estreme come temperature ultrabasse, che sono invece necessarie nei tradizionali sistemi di computazione quantistica.
Superradiance quantistica: un fenomeno che sfida le leggi della fisica
La computazione quantistica, come la conosciamo, richiede condizioni estremamente controllate e temperature molto basse per evitare la perdita di coerenza quantistica. Tuttavia, il team di Kurian ha dimostrato che gli organismi viventi sembrano aver trovato un modo naturale per aggirare queste limitazioni. Infatti, i ricercatori hanno rilevato segnali quantistici stabili e funzionanti in cellule vive, il che suggerisce che i sistemi biologici possano sfruttare effetti quantistici senza necessità di isolamento o refrigerazione.
Il fenomeno della superradiance quantistica avviene quando più molecole cooperano per emettere luce in modo sincronizzato, amplificando così la loro segnale. Il protagonista di questo processo è il triptófano, un aminoacido presente in molte proteine cellulari.
Le ricerche hanno rivelato che le reti di triptófano organizzate all’interno dei microtubuli e altre strutture cellulari sono in grado di assorbire e riemettere luce ultravioletta in modo coerente, grazie agli effetti quantistici. Questo processo non solo protegge le cellule dai danni ossidativi, ma consente anche di trasmettere informazioni a velocità che superano quelle dei tradizionali meccanismi biologici.
Un salto di velocità nel processo biologico
L’impatto di questa scoperta è notevole. Secondo il team di ricerca, i tradizionali meccanismi di elaborazione dell’informazione nei sistemi biologici, come gli impulsi elettrici nelle neuroni, avvengono su scale temporali di millisecondi. Al contrario, la superradiance quantistica nelle cellule si verifica in picosecondi, ovvero un milione di volte più velocemente. Kurian ipotizza che le reti di triptófano funzionino come fibre ottiche quantistiche, capaci di trasmettere segnali con una velocità e una efficienza senza precedenti.
Secondo il fisico Majed Chergui, che ha collaborato agli esperimenti, queste osservazioni potrebbero aprire nuove prospettive sull’evoluzione dei sistemi viventi.
“La biologia quantistica ha il potenziale di trasformare la nostra comprensione di come gli organismi viventi siano evoluti per sfruttare le leggi fondamentali della fisica“, ha dichiarato Chergui.
La computazione quantistica nei sistemi biologici
Anche se lo studio si è concentrato principalmente sulle cellule eucariote, come quelle di piante, animali e funghi, Kurian suggerisce che questa capacità quantistica potrebbe essere presente in tutti gli organismi multicellulari, e persino in quelli senza cervello o sistema nervoso. Questo implica che organismi come batteri, alghe e spore, che rappresentano la maggior parte della biomassa terrestre, potrebbero utilizzare una forma di elaborazione quantistica simile a quella osservata nelle cellule eucariote.
Questa scoperta porta con sé una revisione radicale del concetto di intelligenza naturale. La vita potrebbe essere in grado di risolvere problemi complessi senza l’ausilio di un cervello, utilizzando strutture molecolari che agiscono come circuiti quantistici naturali. Inoltre, secondo Kurian, questi sistemi biologici potrebbero essere evoluti come una strategia per proteggere il DNA dai danni causati dalla radiazione ultravioletta, sfruttando quest’energia per elaborare informazioni anziché sprecarla.
Questa ricerca non solo ha implicazioni per la biologia, ma anche per la fisica fondamentale. Kurian ha paragonato la capacità computazionale degli organismi viventi con i limiti teorici dell’universo osservabile. I suoi calcoli suggeriscono che la computazione biologica sulla Terra potrebbe avvicinarsi, se non addirittura superare, le prestazioni dei sistemi quantistici artificiali, grazie alla sua straordinaria efficienza naturale.
Kurian afferma che “quasi tutta la vita sulla Terra ha la capacità fisica di computare con gradi di libertà quantistici controllabili”, il che permetterebbe di “memorizzare e manipolare informazioni quantistiche con cicli di correzione degli errori che superano ampiamente i codici di superficie più recenti basati su reti”. Questo approccio ha attirato l’attenzione di esperti di rilievo come Seth Lloyd, pioniere della computazione quantistica, che ha affermato che:
“la computazione effettuata dai sistemi viventi è molto più potente di quella realizzata dai sistemi artificiali“.
In sintesi, questa scoperta non solo sfida le attuali teorie sulla computazione e la biologia, ma potrebbe anche segnare l’inizio di una nuova era nell’esplorazione della biologia quantistica e delle sue applicazioni future.