MADRID 28 Mar. (EUROPA PRESS) -
La Universidad Howard en Washington, DC (Estados Unidos) ha utilizado las leyes de la mecánica cuántica, que postuló Schrödinger, y el descubrimiento del QBL de filamentos citoesqueléticos que exhiben características ópticas cuánticas para establecer un límite superior drásticamente revisado en la capacidad computacional de la vida basada en el carbono en toda la historia de la Tierra. Publicado en 'Science Advances', este trabajo conjetura una relación entre este límite de procesamiento de información y el de toda la materia en el universo observable.
En el Año Internacional de la Ciencia y la Tecnología Cuánticas 2025, los expertos recuerdan que hace más de 80 años, Erwin Schrödinger, un físico teórico empapado de la filosofía de Schopenhauer y los Upanishads, dictó una serie de conferencias públicas en el Trinity College de Dublín (Irlanda), que finalmente se publicaron en 1944 bajo el título '¿Qué es la vida?' Ahora, Philip Kurian, físico teórico y director fundador del Laboratorio de Biología Cuántica (QBL) en la Universidad Howard en Washington plantea un nuevo análisis al respecto.
"Este trabajo conecta los puntos clave entre los grandes pilares de la física del siglo XX -termodinámica, relatividad y mecánica cuántica- para un cambio de paradigma fundamental en las ciencias biológicas, al investigar la viabilidad y las implicaciones del procesamiento cuántico de información en wetware a temperatura ambiente", expone Kurian. "Los físicos y cosmólogos deberían analizar estos hallazgos, especialmente al considerar los orígenes de la vida en la Tierra y en otras partes del universo habitable, que evolucionaron en sintonía con el campo electromagnético".
En su artículo, Kurian consideró una simple trilogía de supuestos generales: la mecánica cuántica estándar, el límite de velocidad relativista impuesto por la luz y un universo dominado por la materia con una densidad crítica de masa-energía.
La molécula clave que permite estas notables propiedades es el triptófano, un aminoácido presente en muchas proteínas que absorbe la luz ultravioleta y la reemite a una longitud de onda más larga. Grandes redes de triptófano se forman en microtúbulos, fibrillas amiloides, receptores transmembrana, cápsides virales, cilios, centriolos, neuronas y otros complejos celulares. La confirmación por parte del QBL de la superradiancia cuántica en los filamentos del citoesqueleto tiene la profunda consecuencia de que todos los organismos eucariotas pueden utilizar estas señales cuánticas para procesar información.
Para descomponer los alimentos, las células que realizan respiración aeróbica utilizan oxígeno y generan radicales libres, que pueden emitir partículas dañinas de luz ultravioleta de alta energía. El triptófano puede absorber esta luz ultravioleta y reemitirla a menor energía. Y, como descubrió el estudio del QBL, las redes de triptófano de gran tamaño pueden hacerlo con mayor eficiencia y robustez gracias a sus potentes efectos cuánticos.
El modelo estándar de señalización bioquímica implica el movimiento de iones a través de células o membranas, generando picos en un proceso electroquímico que tarda unos pocos milisegundos en cada señal. Sin embargo, la neurociencia y otros investigadores biológicos solo recientemente se han dado cuenta de que esto no es todo. La superradiancia en estos filamentos del citoesqueleto ocurre en aproximadamente un picosegundo (una millonésima de microsegundo). Sus redes de triptófano podrían funcionar como fibra óptica cuántica que permite a las células eucariotas procesar información miles de millones de veces más rápido que lo que permitirían los procesos químicos por sí solos.
"Las implicaciones de los descubrimientos de Kurian son asombrosas", afirma el profesor Majed Chergui, de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (Suiza) y Elettra-Sincrotrone Trieste (Italia), quien financió el estudio experimental de 2024. "La biología cuántica -en particular, nuestras observaciones de firmas superradiantes a partir de métodos estándar de espectroscopia de proteínas, guiadas por su teoría- tiene el potencial de abrir nuevas perspectivas para comprender la evolución de los sistemas vivos, a la luz de la fotofísica".
Este último análisis también ha llamado la atención de los investigadores en computación cuántica, ya que la supervivencia de los frágiles efectos cuánticos en un entorno ruidoso es de gran interés para quienes buscan aumentar la resiliencia de la tecnología de la información cuántica. Kurian ha conversado con varios investigadores de computación cuántica que se sorprendieron al encontrar tales conexiones en las ciencias biológicas.
En el artículo de 'Science Advances', Kurian explica y revisa las propiedades cuánticas fundamentales y las consideraciones termodinámicas, provenientes de una larga lista de físicos que dejaron claro el vínculo esencial entre la física y la información. Con el descubrimiento por parte de su grupo de cúbits excitados por UV en fibras biológicas , casi toda la vida en la Tierra tiene la capacidad física de computar con grados de libertad cuánticos controlables, lo que permite el almacenamiento y la manipulación de información cuántica con ciclos de corrección de errores que superan con creces los últimos códigos de superficie basados en redes.
"En la era de la inteligencia artificial y las computadoras cuánticas, es importante recordar que las leyes físicas restringen todos sus comportamientos", destaca Kurian. "Y, sin embargo, aunque estos estrictos límites físicos también se aplican a la capacidad de la vida para rastrear, observar, conocer y simular partes del universo, aún podemos explorar y comprender el brillante orden que lo habita, a medida que se desarrolla la historia cósmica. Es asombroso que podamos desempeñar un papel tan importante".