क्या क्वांटम बायोकंप्यूटिंग हमसे आगे है?

Question

अब जब हम जैव / आणविक उपकरणों के बारे में जानते हैं जो जीवित जीवों को क्वांटम संगणनाओं से निपटने की अनुमति देते हैं। जैसे कि फैंसी प्रोटीन जो पक्षियों को क्वांटम सुसंगतता को संभालने की अनुमति देते हैं (जैसे एवियन चुंबकीय कम्पास या क्वांटम सुई का क्वांटम सुई स्थानीयकरण और मौसमी अभिव्यक्ति पैटर्न यूरोपीय रॉबिन क्रिप्टोक्रोम 4 के लिए चुंबकत्व में भूमिका ) मुझे आश्चर्य है:

• क्या ये उपकरण आपके (क्वांटम कंप्यूटिंग शोधकर्ताओं) की समस्याओं को पहले से ही हल कर रहे हैं?
• क्या कोई विशिष्ट समस्या है जो इन उपकरणों को किसी भी तरह से हल कर रही है जिसे आप अपनी प्रयोगशालाओं में संघर्ष कर रहे हैं?
• क्या हम उनका उपयोग कर सकते हैं (हालाँकि यह जैव प्रौद्योगिकी की ओर एक प्रतिमान होगा)?

Comments

अगर मैं सुझाव दे सकता हूं, तो कृपया इन लिंक को अपने प्रश्न में जोड़ें: एवियन चुंबकीय कम्पास की क्वांटम सुई , और डबल-कोन स्थानीयकरण और मौसमी अभिव्यक्ति पैटर्न यूरोपीय रॉबिन क्रिप्टोक्रोम 4 के लिए चुंबकत्व में एक भूमिका का सुझाव दें । मुझे लगता है कि ज्यादातर Sciencealert में टुकड़ा में उद्धृत मूल अध्ययन की जांच करना पसंद करेंगे।

— किरो

Answer 1

"क्या क्वांटम बायोकम्प्यूटिंग हमसे आगे है?"

बायोकोम्प्यूटिंग , क्वांटम कंप्यूटिंग , स्पिन केमिस्ट्री और मैग्नेटोकेमिकल प्रतिक्रियाओं पर कुछ काम किया गया है ।

परस्पर संबंधित कट्टरपंथी जोड़े - एक साथ बनाए गए क्षणिक मूलक के जोड़े, जैसे कि 2 इलेक्ट्रॉन स्पिन, प्रत्येक कट्टरपंथी पर, सहसंबद्ध होते हैं - फोटोएक्टिव मैग्नेटोरिसेप्टिव प्रोटीन पर जैसे कि क्रिप्टोक्रोमेस क्वांटम कम्प्यूटेशन का गठन नहीं करता है।

देखें: डब्ल्यू। विल्ट्सको, गेसन, नोल, और आर। विल्ट्सको द्वारा प्रायोगिक जीवविज्ञान जर्नल 2004 में, " पक्षियों में प्रकाश-निर्भर चुंबकत्व: लाल प्रकाश के पूर्व संपर्क के बाद लाल प्रकाश के तहत व्यवहार का विश्लेषण "।

क्वांटबायलैब वेबसाइट, क्वांटम बायोलॉजी एंड कम्प्यूटेशनल फिजिक्स रिसर्च ग्रुप, यूनिवर्सिटी ऑफ सदर्न डेनमार्क (एसडीयू) में " विजन-आधारित पशु चुंबकत्व " लेख देखें।

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चित्रा 7. एक पक्षी की आंख और उसके महत्वपूर्ण घटकों का योजनाबद्ध चित्रण। रेटिना (ए) आंख की ऑप्टिकल प्रणाली से चित्रों को मस्तिष्क तक ऑप्टिक तंत्रिका बनाने वाली नाड़ीग्रन्थि कोशिकाओं के साथ भेजे गए विद्युत संकेतों में परिवर्तित करता है। (बी) एक बढ़े हुए रेटिना खंड को योजनाबद्ध रूप से दिखाया गया है। (c) रेटिना में कई कोशिका परतें होती हैं। रॉड और शंकु बाहरी खंडों में उत्पन्न होने वाले प्राथमिक संकेतों को क्षैतिज, द्विध्रुवी, अमैक्रिन और नाड़ीग्रन्थि कोशिकाओं को पारित किया जाता है। (d) प्राथमिक फोटोट्रांस्किशन सिग्नल रिसेप्टर प्रोटीन रोडोप्सिन में उत्पन्न होता है जो कि बहुत कम घनत्व पर योजनाबद्ध रूप से दिखाया जाता है। झिल्ली से युक्त रोडोप्सिन ~ 20 एनएम की मोटाई के साथ डिस्क बनते हैं, एक दूसरे से 15-20 एनएम अलग होते हैं।

गणितीय शब्दों में, पक्षियों में दृष्टि-आधारित कम्पास को फिल्टर फ़ंक्शन द्वारा विशेषता दी जाती है, जो पक्षी के रेटिना पर दर्ज चुंबकीय क्षेत्र-मध्यस्थता दृश्य सिग्नल मॉडुलन को मॉडल करता है (चित्र 8 देखें)।

चित्र 8. फ्रैंकफर्ट एम, जर्मनी में पैनोरमिक दृश्य। संकेतित दिशाओं के साथ जमीन से 200 मीटर ऊपर की ऊँचाई के पक्षी की उड़ान से दर्ज परिदृश्य परिदृश्य को दर्शाता है। दृश्य क्षेत्र को चुंबकीय फिल्टर फ़ंक्शन के माध्यम से संशोधित किया जाता है; पैटर्न आठ कार्डिनल दिशाओं (एन, एनई, ई, एसई, एस, एसडब्ल्यू, डब्ल्यू, और एनडब्ल्यू) को देखने वाले एक पक्षी के लिए दिखाए जाते हैं। भू-चुंबकीय क्षेत्र झुकाव कोण 66 ° है, जो इस क्षेत्र के लिए एक विशिष्ट मूल्य है।

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एक बायो मैकेनिकल कंप्यूटर बनाया गया है। Bio4Compयूरोपीय संघ द्वारा वित्त पोषित अनुसंधान परियोजना ने, प्रत्येक मीटर (नैनोमीटर) आकार के केवल कुछ अरबवें हिस्से में बायोमोलेक्युलर मशीन बनाई है। Actin-myosin और microtubule-kinesin गतिशीलता सिस्टम एक गणितीय एल्गोरिथ्म का प्रतिनिधित्व करने के लिए डिज़ाइन किए गए चैनलों के नैनोफैब्रिकेटेड नेटवर्क के माध्यम से स्थानांतरित करके समस्याओं को हल कर सकते हैं; एक दृष्टिकोण जिसे हमने "नेटवर्क-आधारित बायोकंप्यूटेशन" कहा है। जब भी बायोमॉलेक्यूल नेटवर्क में एक जंक्शन पर पहुंचता है, तो वे या तो उस राशि में एक संख्या जोड़ते हैं जो वे गणना कर रहे हैं या इसे बाहर छोड़ते हैं। इस तरह, प्रत्येक बायोमोलेक्यूल प्रोसेसर और मेमोरी के साथ एक छोटे कंप्यूटर के रूप में कार्य करता है। जबकि एक व्यक्तिगत बायोमोलेक्यूल वर्तमान कंप्यूटर की तुलना में बहुत धीमा है, वे स्व-संयोजन हैं ताकि उन्हें बड़ी संख्या में उपयोग किया जा सके, जल्दी से उनकी कंप्यूटिंग शक्ति को जोड़ा जा सके। यह कैसे काम करता है इसका उदाहरण उनकी वेबसाइट पर वीडियो में दिखाया गया है।

• क्या ये उपकरण आपके (क्वांटम कंप्यूटिंग शोधकर्ताओं) की समस्याओं को पहले से ही हल कर रहे हैं?

• क्या कोई विशिष्ट समस्या है जो इन उपकरणों को किसी भी तरह से हल कर रही है जिसे आप अपनी प्रयोगशालाओं में संघर्ष कर रहे हैं?

• क्या हम उनका उपयोग कर सकते हैं (हालाँकि यह जैव प्रौद्योगिकी की ओर एक प्रतिमान होगा)?

"नेटवर्क-आधारित बायोकंप्यूटेशन के साथ गणितीय समस्याओं को हल करने में पहला कदम नेटवर्क प्रारूप में समस्या को एनकोड करना है ताकि नेटवर्क की खोज करने वाले आणविक मोटर्स समस्या को हल कर सकें। हमने पहले ही कई एनपी-पूर्ण समस्याओं के लिए नेटवर्क एन्कोडिंग पाया है, जो विशेष रूप से कठिन है। इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटर के साथ हल करने के लिए। उदाहरण के लिए, हमने सब्मिट योग, सटीक कवर, बूलियन संतोष और यात्रा सेल्समैन को इनकोड किया है ।

Bio4Comp परियोजना के भीतर, हम इन एन्कोडिंग को अनुकूलित करने पर ध्यान केंद्रित करेंगे ताकि उन्हें जैविक एजेंटों के साथ कुशलतापूर्वक हल किया जा सके और अधिक आसानी से बढ़ाया जा सके। अनुकूलित कंप्यूटर एल्गोरिदम के समान है, अनुकूलित नेटवर्क बहुत कंप्यूटिंग (मोटर प्रोटीन की संख्या और इस तरह) सही समाधान ढूँढने के लिए आवश्यक शक्ति को कम कर सकते "- स्रोत:। Bio4Comp रिसर्च ।

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एक और दिलचस्प पेपर जो मेरे जवाब का समर्थन करता है कि कट्टरपंथी जोड़े क्वांटम कंप्यूटर का गठन नहीं करते हैं, लेकिन केवल स्पिन रसायन विज्ञान का प्रदर्शन करने वाली एक क्वांटम जैव रासायनिक प्रतिक्रिया है, जियानमिंग कै (2018) द्वारा " क्वांटम जांच और चुंबकीय नैनोटेक्चर के साथ एक रासायनिक कम्पास के लिए डिजाइन " है।

परिचय। - हाल ही में, क्वांटम जीव विज्ञान में रुचि बढ़ रही है अर्थात् रासायनिक और जैविक प्रणालियों में क्वांटम प्रभाव की जांच, उदाहरण के लिए, प्रकाश कटाई प्रणाली, एवियन कम्पास और घ्राण भावना। मुख्य प्रेरणा यह समझना है कि जैविक कार्यों की उपलब्धि के लिए क्वांटम सुसंगतता (उलझाव) का कैसे फायदा उठाया जा सकता है। इस लक्ष्य की ओर एक महत्वपूर्ण कदम के रूप में, उन उपकरणों को ढूंढना वांछनीय है जो परिवेशीय परिस्थितियों में क्वांटम प्रभावों का पता लगा सकते हैं। क्वांटम जीव विज्ञान का अध्ययन करने में व्यावहारिक रुचि का अंतिम लक्ष्य प्रकृति से सीखना है और अत्यधिक कुशल उपकरणों को डिजाइन करना है जो महत्वपूर्ण कार्यों को पूरा करने के लिए जैविक प्रणालियों की नकल कर सकते हैं, जैसे सौर ऊर्जा एकत्र करना और कमजोर चुंबकीय क्षेत्र का पता लगाना।

क्वांटम जीव विज्ञान के एक उदाहरण के रूप में, कट्टरपंथी जोड़ी तंत्र कमजोर चुंबकीय क्षेत्र, जैसे पक्षी, फल मक्खियों, और पौधों की प्रतिक्रिया के लिए कुछ प्रजातियों की क्षमता को समझाने के लिए एक पेचीदा परिकल्पना है। एक मैग्नेटोकेमिकल कम्पास सूक्ष्म या स्थलाकृतिक रूप से जटिल सामग्री के चुंबकीय मानचित्रण में और बिखरने वाले मीडिया के माध्यम से इमेजिंग में अनुप्रयोगों को पा सकता है। यह प्रदर्शित किया गया था कि एक कृत्रिम दाता-पुल-स्वीकर्ता कम्पास एक जुड़े कैरोटीनॉयड (सी), पोर्फिरिन (पी), और फुलरीन (एफ) से बना है जो कम तापमान (193 के) पर काम कर सकता है। यह आश्चर्य की बात है कि इस तरह का एक त्रिक अणु एकमात्र ज्ञात उदाहरण है जिसे प्रयोगात्मक रूप से भू-चुंबकीय क्षेत्र के प्रति संवेदनशील होने के लिए प्रदर्शित किया गया है (अभी तक कमरे के तापमान पर नहीं)।

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सारांश। - हमने दिखाया है कि एक ढाल क्षेत्र एक रासायनिक कम्पास के प्रदर्शन का एक महत्वपूर्ण वृद्धि हो सकती है। स्पिन रसायन में मौलिक जोड़ी प्रतिक्रियाओं की क्वांटम गतिशीलता की जांच करने के लिए ढाल क्षेत्र हमें एक शक्तिशाली उपकरण भी प्रदान करता है । विशेष रूप से, यह भेद कर सकता है कि प्रारंभिक कट्टरपंथी जोड़ी की स्थिति उलझे हुए एकल राज्य में या शास्त्रीय रूप से सहसंबद्ध राज्य में है, यहां तक ​​कि उन परिदृश्यों में भी जहां इस तरह के लक्ष्य को पहले हासिल नहीं किया जा सकता था।। ये घटनाएं आंशिक ओरिएंटेशन औसत और यथार्थवादी चुंबकीय शोर के अलावा पर निर्भर करती हैं। प्रभाव की भविष्यवाणी की है कि एक उन्मुख तरल क्रिस्टलीय मेजबान में चुंबकीय नैनोकणों और कट्टरपंथी जोड़े से बना एक संकर प्रणाली कम्पास में पता लगाने योग्य हो सकता है। हमारा काम एक उच्च संवेदनशीलता के साथ जैविक जोड़ी तंत्र पर आधारित जैविक रूप से प्रेरित कमजोर चुंबकीय क्षेत्र सेंसर को डिजाइन / अनुकरण करने के लिए एक सरल विधि प्रदान करता है जो कमरे के तापमान पर काम कर सकता है।

Answer 2

क्वांटम बायोलॉजी के बारे में बहुत कुछ लिखा गया है । कुछ हद तक पुराना और ठोस, फिलिप बॉल, द क्वॉन्टम बायोलॉजी (प्रकृति 2011, 474, 271-274) की सुबह है । अभी के लिए, आइए इसकी समीक्षा न करें और इसके बजाय अपने प्रश्नों पर ध्यान केंद्रित करें।

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पहले सवाल पर: ( क्या यह हमारी समस्याओं को हल कर रहा है? )

क्वांटम जीवविज्ञान द्वारा वर्णित एक प्रणाली (या प्रक्रिया) गैर-तुच्छ क्वांटम-मैकेनिक है , और इसलिए दिलचस्प है, लेकिन मेरे ज्ञान का सबसे अच्छा करने के लिए यह बहु-qubit भी नहीं है , इसलिए वास्तव में क्वांटम कंप्यूटिंग के बारे में नहीं है। विशेष रूप से: वर्तमान में ज्ञात क्वांटम जैविक प्रक्रियाएं स्केलेबिलिटी को प्रस्तुत नहीं करती हैं, और न ही वे क्वांटम लॉजिकल गेट्स प्रस्तुत करते हैं (या जिस तरह से हम उन्हें कम से कम समझते हैं), बहुत कम क्वांटम एल्गोरिदम। तो, एक उत्तर के रूप में, यह मुख्य रूप से एक नहीं है: ये उपकरण हमारी समस्याओं को हल नहीं कर रहे हैं।

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दूसरे सवाल पर: ( क्या यह एक विशेष मुद्दे को हल कर रहा है, जिसके साथ हम संघर्ष कर रहे हैं? )

ठोस संरचना पर, जटिल संरचित प्रणालियों में और उच्च तापमान पर विश्वसनीय क्वांटम सुसंगतता एक ऐसी चीज है जिसे हम सभी हल करना चाहते हैं, और कम से कम कुछ बिंदु पर, यह क्वांटम जीवविज्ञान के बारे में है। इसलिए, जहां तक ​​क्षेत्र की मौजूदा समझ है, यह वास्तव में एक विशिष्ट मुद्दा है कि प्रयोगशालाओं में लोग काम कर रहे हैं और जो जीवविज्ञान में हल होता है (चूंकि अणु जटिल नैनोस्ट्रक्चर हैं)। जब भी हम अपनी प्रयोगशालाओं में ठोस अवस्था में, जटिल संरचित प्रणालियों और उच्च तापमान पर मज़बूती से प्राप्त करने में सक्षम होते हैं, तो हम उपयोगिता और सस्तेपन के बहुत करीब पहुंच जाएंगे। तो, एक जवाब के रूप में, यह एक हाँ है।

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तीसरे सवाल पर: ( क्या हम क्वांटम हार्डवेयर के रूप में बायोमोलेक्यूलस का उपयोग कर सकते हैं? )

वे अभी मुख्य लीग में नहीं हैं, कम से कम कहने के लिए। एक आशावादी अनुमान के रूप में, मैं कहूंगा कि वे जल्द ही किसी भी समय बड़े खिलाड़ियों के साथ प्रतिस्पर्धा नहीं करेंगे , लेकिन मुझे विश्वास है कि, जैसा कि आणविक जीव विज्ञान और सिंथेटिक जीवविज्ञान में डीएनए ओरिगामी (और संबंधित रणनीतियों) के अतीत में अनुसंधान अग्रिमों पर प्वाइंट बायोमोलेक्युलर क्विबिट आणविक स्पिन क्वैबिट के सबसेट के भीतर एक भूमिका निभाएगा। विशेष रूप से, प्रासंगिकता की कुंजी असामान्य परिस्थितियों (गर्म, गीले) में समतुल्य (प्रतीत होता है साबित) सुसंगतता को संयोजित करने के लिए होगी, जिसमें कार्यात्मक संरचनाओं में अत्यंत जटिल स्व-संगठन के लिए बायोमोलेक्यूल्स की बेजोड़ क्षमता है। चूँकि (सुसंगत, संगठित) आणविक स्पिन क्वैबिट्स मेरे शोध का क्षेत्र हैं, मुझे कुछ प्रासंगिक पेपरों से जोड़ते हैं। सबसे पहले, पहले चुंबकीय अणु पर एक पहली प्रतिक्रिया जो नियमित ठोस-राज्य के उम्मीदवारों के साथ सुसंगतता के संदर्भ में प्रतिस्पर्धी थी, और इस प्रकार क्वांटम कंप्यूटर की ओर दौड़ में चुंबकीय अणु वापस कैसे होते हैं । और यह भी, इस प्रस्ताव (प्रकटीकरण: मैं एक लेखक हूं) ने क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए बहुमुखी स्कैफोल्ड के रूप में पेप्टाइड्स का उपयोग क्यों और कैसे किया जाए, इस पर एक्सएक्सएक्स पर एक लेखक है ।

Answer 3

जीव विज्ञान में क्वांटम प्रभावों के प्रमाण पर वैज्ञानिक बहस का एक बड़ा सौदा रहा है, क्योंकि वैज्ञानिक प्रमाणों को पुन: प्रस्तुत करने की कठिनाइयों के कारण। कुछ को क्वांटम सुसंगतता के प्रमाण मिले हैं जबकि अन्य का तर्क है कि ऐसा नहीं है। (बॉल, 2018)।

सबसे हालिया शोध अध्ययन (नेचर केमिस्ट्री, मई 2018 में ) एक विशिष्ट दोलन संकेत का प्रमाण मिला जो सुपरपोज़िंग का संकेत देता है। वैज्ञानिकों ने क्वांटम प्रभाव पाया जो सिद्धांत के आधार पर उम्मीद के मुताबिक चला और साबित हुआ कि ये ऊर्जा दो अणुओं पर एक साथ आरोपित हैं। इससे यह निष्कर्ष निकला कि जैविक प्रणाली गैर-जैविक प्रणालियों के समान क्वांटम प्रभाव दिखाती है।

ये प्रभाव बैक्टीरिया के फेना-मैथ्यूज-ऑलसेन प्रतिक्रिया केंद्र में देखा गया है - क्लोरोबियम टीपिडम (बोरो-फ्लोरेस, 2017)।

अनुसंधान प्रकाश संश्लेषक ऊर्जा हस्तांतरण प्रक्रियाओं के आयामों और समय के पैमानों को क्वांटम / शास्त्रीय सीमा के करीब रखता है। इसके लिए विभिन्न स्पष्टीकरण हैं, लेकिन वे ऊर्जावान रूप से शोर मात्रा का संकेत देते प्रतीत होते हैं / शास्त्रीय सीमा उत्तेजना ऊर्जा हस्तांतरण नियंत्रण के लिए आदर्श है। केरेन 2018।

क्वांटम जीवविज्ञान जैविक अर्धचालक के रूप में

जीव विज्ञान में इस तरह की गतिशीलता स्पिन रसायन विज्ञान (कट्टरपंथी जोड़े) पर निर्भर करती है, और यह माना गया है कि "कुछ कार्बनिक अर्धचालक (OLEDs) मैग्नेटोइलेक्ट्रोल्यूमिनेशन या मैग्नेटोकोनडिक्शन को प्रदर्शित करते हैं, जिसका तंत्र जीव विज्ञान में कट्टरपंथी जोड़े के साथ अनिवार्य रूप से समान भौतिकी साझा करता है"

 पीजे होरे (2016)।

जीव विज्ञान में स्पिन रसायन विज्ञान पर चर्चा करने के लिए 'स्पिन सिंगल' और 'ट्रिपलेट्स' शब्द का इस्तेमाल स्पिंट्रॉनिक्स में (सेमीकंडक्टर्स की जांच में) और रेडिकल जोड़े (स्पिन सिंगल या ट्रिपलेट्स सहित) में किया जाता है। लेकिन सभी पद एक ही परिघटना का वर्णन कर रहे हैं (बस अलग-अलग अनुशासनात्मक क्षेत्रों में)। हाल ही में इस J Matysik (2017) की मान्यता में स्पिन केमिस्ट्री और स्पिनट्रॉनिक्स के एकीकरण के लिए अंतःविषय कॉल किया गया है।

पहले से ही वैज्ञानिकों द्वारा पहचाने जाने वाले जैविक अर्धचालकों में मेलेनिन और पेप्टाइड शामिल हैं, और पेप्टाइड्स को अब क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए मचान के रूप में खोजा जा रहा है।

अल्ट्रियाफैस्ट इलेक्ट्रॉन ट्रांसफर, और परमाणु स्पिन में इलेक्ट्रॉनिक स्पिन सूचना का भंडारण

प्रकाश संश्लेषण के दौरान, पौधे अल्ट्राफास्ट ऊर्जा और इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण के लिए इलेक्ट्रॉनिक सुसंगतता का उपयोग करते हैं और उन जुटनों को बनाए रखने के लिए विशिष्ट कंपन का चयन किया है। इस तरह प्रकाश संश्लेषक ऊर्जा हस्तांतरण और चार्ज पृथक्करण ने अपनी अद्भुत दक्षता हासिल की है। एक ही समय में इन समान इंटरैक्शन का उपयोग प्रकाश कटाई के अवांछित उपोत्पादों के खिलाफ प्रणाली को फोटोप्रोटेक्ट करने और उच्च प्रकाश तीव्रता पर चार्ज पृथक्करण के लिए किया जाता है।

रेनक वैन ग्रोनडेल।

प्रकाश संश्लेषक प्रतिक्रिया केंद्रों में प्रभारी पृथक्करण में, ट्रिपल स्टेट आणविक ऑक्सीजन के साथ विनाशकारी सिंगललेट ऑक्सीजन उत्पन्न कर सकते हैं। बैक्टीरिया और पौधों में ट्रिपलेट उत्पाद की पैदावार को कमजोर चुंबकीय क्षेत्रों द्वारा कम किया जाता है। यह सुझाव दिया गया है कि यह प्रभाव ठोस-अवस्था फोटोकॉमिक रूप से प्रेरित गतिशील परमाणु ध्रुवीकरण (फोटो-सीआईडीएनपी) के कारण है, जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं का उपयोग करके परमाणु स्पिन के गैर-संतुलन ध्रुवीकरण बनाने की एक कुशल विधि है, जिसमें मध्यवर्ती जोड़े के रूप में कट्टरपंथी जोड़े हैं ( एड्रियाना मरैस 2015)। जीवविज्ञान के भीतर जैसे तंत्र ऑक्सीडेटिव तनाव के प्रतिरोध को बढ़ा सकता है।

यह ध्यान दिया गया है कि प्रतिक्रिया केंद्रों में फोटो-सीआईडीएनपी की घटना और प्रतिक्रिया केंद्रों में नायाब कुशल प्रकाश-प्रेरित इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण की स्थितियों के बीच एक लिंक है। जे मैटिसिक 2009, इफ सेस्पेडेस  -केमाचो और जे मैटिसिक 2014। 

फेना-मैथ्यूज-ऑलसेन प्रतिक्रिया केंद्र (रॉय एट अल 2006) में एक सीआईडीएनपी प्रभाव देखा गया है ।

फ्लेविन एडिनिन डाइन्यूक्लियोटाइड (एफएडी) ( स्टोब 1989) में एक सीआईडीएनपी प्रभाव भी देखा गया है ।

एफएडी को क्वांटम प्रभावों में फंसाया जाता है जो क्रिप्टोक्रोम और अन्य जैविक रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं में वर्गीकृत होता है। व्यापक रूप से स्वीकार सिद्धांत यह है कि चुंबकीय क्षेत्रों की प्रतिक्रिया के दौरान, क्रिप्टोक्रोम में गैर-सहसंयोजक बाध्य फ़्लेविन एडिनाइन डाइन्यूक्लियोटाइड (एफएडी) कॉफ़ेक्टर का फोटो-उत्तेजना "ट्रिप्टोफैन-ट्रायड" के साथ अनुक्रमिक इलेक्ट्रॉन स्थानांतरणों के साथ कट्टरपंथी जोड़े के गठन की ओर जाता है। प्रोटीन के भीतर तीन संरक्षित ट्रिप्टोफैन अवशेषों की एक श्रृंखला। यह प्रक्रिया एफएडी से आयनियन रेडिकल के फोटो-उत्तेजित एकल अवस्था को कम करती है, उसी तरह जिस तरह से फोटो-सीआईडीएनपी एमएएस एनएमआर ने प्रतिक्रिया केंद्रों में प्रकाश संश्लेषक इलेक्ट्रॉन परिवहन में विस्तृत जानकारी प्रदान की है, यह यंत्रवत अध्ययनों में विभिन्न अनुप्रयोगों में अनुमानित है। अन्य फोटोएक्टिव प्रोटीन के

'अब तक, स्पिंट्रॉनिक्स में कोई CIDNP घटना नहीं देखी गई है, हालांकि इस तरह के प्रभावों को प्राप्त करने की संभावना का उल्लेख किया गया है "अगर परमाणु स्पिन अनुनाद को हाइपरफाइन इंटरैक्शन के कारण स्पिन-निर्भर इलेक्ट्रॉन परिवहन पर प्रभाव पड़ता है, तो अंततः विपरीत प्रक्रिया संभव हो सकती है: परमाणु स्पिन में इलेक्ट्रॉनिक स्पिन जानकारी संग्रहीत करना। "

 जे मैटिकिक (2017)।

Comments

एफएमओ के कार्य के लिए क्वांटम सुसंगतता महत्वपूर्ण नहीं है: pubs.acs.org/doi/abs/10.10.10/ct501066k

— user1271772

Answer 4

ऊपर एनिन पोस्ट का विस्तार (मैं उस खाते में वापस लॉगिन करने में सक्षम था, इसलिए एक नया सेट करें)

क्वांटम बायोलॉजी की सीमाएँ जैविक अर्धचालक दृष्टिकोण के रूप में

क्वांटम जीव विज्ञान क्वांटम कंप्यूटिंग की व्यावहारिक चिंताओं को हल नहीं कर सकता है क्योंकि वे खड़े हैं - क्योंकि जीव विज्ञान केवल अर्धचालक या क्वांटम कंप्यूटर का एक रूप नहीं है।

मैं ध्यान देता हूं कि जीव विज्ञान में कट्टरपंथी जोड़ी तंत्र पर काम करने वाले प्रमुख विद्वान जैसे पीजे होर (ऊपर उद्धृत) शुरू से एनएमआर अनुसंधान से दृढ़ता से जुड़े हुए हैं। इन विद्वानों को अंतःविषय कार्यों के लाभ और नुकसान दोनों के बारे में अच्छी तरह से पता हो सकता है। अकादमिक अध्ययन के भीतर प्रमुख जोखिमों में से एक यह है कि विषयों में समानताएं खींचने में, हम मतभेदों को अनदेखा कर सकते हैं। यह संभावना नहीं है कि जीव विज्ञान के जटिल अनुकूली प्रणालियां केवल कंप्यूटिंग या भौतिकी के भीतर मौजूदा अवधारणाओं के अनुरूप होंगी। इसके लिए विद्वानों को कुछ अज्ञात के रूप में घटनाओं की जांच करने और कई संभावनाओं को रखने की आवश्यकता है - जिनमें से कुछ उनके पास पहले से मौजूद किसी भी पूर्व धारणा को चुनौती दे सकते हैं।

उदाहरण के लिए, क्वांटम दक्षता (जैविक प्रक्रियाओं के भीतर) में अनुसंधान में अकेले कट्टरपंथी जोड़े तंत्र पर ध्यान केंद्रित करने से उनके व्यापक संदर्भ को समझने के बिना सीमित उपयोग होगा।

प्रसंग को समझना

चूहों के मॉडल (रेडीनो ए, 2017 ) में रेडॉक्स और जैविक समय तंत्र के साथ क्रिप्टोक्रोम की बातचीत का सबूत है । और अधिक व्यापक रूप से कई पौधों ( ग्वाडागानो एट अल, 2018) और जानवरों की प्रजातियों में रेडॉक्स और सर्कैडियन ताल (सर्केडियन गेटिंग के माध्यम से) की बातचीत पर एक बढ़ता हुआ साहित्य है ।

हाल के काम ने प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजाति (आरओएस) पीढ़ी और आरओएस-स्केवेंजिंग एंजाइमों के सर्कैडियन लय और आरओएस-उत्पन्न प्रकाश संश्लेषण की सर्कैडियन लय की जांच की है। यह सुझाव दिया गया है कि

'यह देखते हुए कि प्रकाश संश्लेषण की दर में परिवर्तन से सिंगलेट ऑक्सीजन के उत्पादन में परिवर्तन होता है, प्रकाश संश्लेषण के सर्कैडियन नियमन एकल ऑक्सीजन उत्पादन के लय को जन्म दे सकता है।' ( साइमन एट अल, 2019 )।

यदि आप सर्कैडियन लय के बारे में अधिक समझना चाहते हैं तो मैं अल्फ्रेड गोल्डबेटर्स के काम की जाँच करने का सुझाव दूंगा।

जीवविज्ञान व्यक्तिगत अवयवों में सब कुछ अलग नहीं करता है

इस तरह के टाइमिंग मैकेनिज्म के संचालन में क्वांटम दक्षता के लिए निहितार्थ हैं [ गरज़िया- प्लाजोला एट अल, 2017 ; जीव विज्ञान के भीतर शुबर्ट एट अल, 2004 )। सॉरेक और लेवी (2012) ने तापमान क्षतिपूर्ति के साथ संबंधों पर भी शोध किया है।

सभी ज्ञात सर्कैडियन घड़ियों में एक अंतर्जात अवधि होती है जो तापमान के लिए काफी असंवेदनशील है ( किड एट अल, 2015 )

उपरोक्त शोध से, यह भी प्रतीत होगा कि जीवविज्ञान प्रकाश और तापमान संकेतन को अलग करने के बजाय एकीकृत रूप में व्यवहार कर सकता है ( फ्रैंकलिन एट अल, 2014) ।

और यह सिर्फ चुंबकीय क्षेत्र या प्रकाश की प्रतिक्रिया के बारे में नहीं है। क्राय जीन ब्लू-लाइट (<420 एनएम) फोटोट्रांसक्शन को बदल देता है जो कई प्रजातियों में जैविक घड़ियों, स्थानिक अभिविन्यास और गुरुत्वाकर्षण, चुंबकीय क्षेत्र, सौर, चंद्र और आकाशीय विकिरण के सापेक्ष टैक्सियों को प्रभावित करता है ( क्लेटन, 2016)

क्वांटम स्कारिंग के लिए संभावित भूमिका

आवधिक कक्षाओं और क्वांटम के बीच संबंध क्वांटम स्कारिंग में किए गए हैं - जहां सिस्टम को थर्मलाइजेशन तक पहुंचने से रोका जाता है। यह व्याख्या कर सकता है कि क्यों समीकरणों का उपयोग विघटनकारी संरचनाओं के मॉडल के लिए किया जा सकता है जिनका उपयोग जैविक दोलनों ( अल्फ्रेड गोल्डबेटर ) के मॉडल के लिए किया गया है, उन्हें अन्य क्षेत्रों में भी लागू किया जा सकता है। उदाहरण के लिए एफकेपीपी समीकरण का उपयोग प्रतिक्रिया-प्रसार (अस्थिर गैर-रेखीय तरंग मोर्चों / जनसंख्या की गतिशीलता के प्रसार) के माध्यम से उत्पन्न होने वाले विघटनकारी संरचनाओं को मॉडल करने के लिए किया जा सकता है, लेकिन क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स ( म्यूएलर और मुनियर, 2014 ) और गति जिस पर चुंबकीय मोर्चों एक अशांत विद्युत प्रवाहकीय तरल पदार्थ में प्रसार। परिवहन के लिए di in usion सन्निकटन प्रसार की of नाइट गति में एक मानते हैं(फेडोटोव एट अल)।

पीढ़ी कोड?

आप इस बात पर विचार कर सकते हैं कि क्वांटम जैविक प्रणाली कोड के साथ कैसे जुड़ी हो सकती है। टी वह फोटॉन क्वांटम गणना और संचार में एक प्रस्तावित संसाधन है ।

फोटॉनों ने क्वांटम संचार के लिए प्राकृतिक फ्लाइंग क्विट कैरियर्स का प्रतिनिधित्व किया है, और दूरसंचार ऑप्टिकल फाइबर की उपस्थिति 1,310 एनएम की तरंगदैर्ध्य और 1,550 एनएम लंबी दूरी पर वितरण के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाती है। हालांकि, लगभग 800 एनएम के तरंग दैर्ध्य पर अवशोषित और उत्सर्जित करने वाली क्षारीय परमाणुओं में कूटबद्ध की गई मात्रा को क्वांटम सूचना ( तंजिली एट अल, 2005 ) के भंडारण और प्रसंस्करण के लिए माना गया है।

जीव विज्ञान के भीतर एक तंत्र है जिसे सहज रसायन विज्ञान कहा जाता है (और अल्ट्रॉकेन फोटॉन उत्सर्जन और बायोफोटन्स सहित कई अन्य नामों से)।

यह आम तौर पर स्वीकार किया जाता है कि (इन) फोटॉन उत्सर्जित (1) यूवीए के पास, दृश्यमान होते हैं, और आईआर स्पेक्ट्रल के पास 350 से 1300 एनएम और (2) फोटॉन उत्सर्जन की तीव्रता से कई इकाइयों की सीमा में कई सैकड़ों तक होते हैं। ऑक्सीडेटिव चयापचय प्रक्रिया) और कई सैकड़ों से कई हजारों (ऑक्सीडेटिव तनाव प्रक्रिया) फोटॉनों − 1 सेमी। 2। ( सिफरा और पोस्पेशिल, 2014 )

यह तंत्र व्यापक रूप से जीव विज्ञान (पौधों और जानवरों दोनों में) में पाया जाता है और जगह लेता है जहां ऑक्सीडेटिव तनाव प्रक्रियाओं ( Cifra et al, 2014 ) के दौरान इलेक्ट्रॉनिक रूप से उत्साहित प्रजातियां बनती हैं , जो ROS ( Pospíšil et al, 2014 ) के उत्पादन से जुड़ी हैं। । वे चुंबकीय क्षेत्रों ( ली, 2012 ) सहित विभिन्न उत्तेजनाओं से उत्पन्न और प्रभावित हो सकते हैं

सोच यह है कि

विभिन्न आणविक प्रक्रियाएं फोटॉन का उत्सर्जन कर सकती हैं और ये एक्साइटन ले जाने वाली ऊर्जा द्वारा कोशिका की सतह पर ले जाती हैं। इसी तरह की प्रक्रिया प्रकाश संश्लेषण ( एमआईटी प्रौद्योगिकी की समीक्षा, 2012 ) के दौरान विशाल प्रोटीन मेट्रिक्स में फोटॉन से ऊर्जा लेती है ।

यह तंत्र दोनों जानवरों और पौधों ( Footitt एट अल, 2016 और कोबायाशी एट अल, 2009 ) में एक सर्कैडियन चक्र के लिए निहित ऊर्जा चयापचय में व्यवस्थित परिवर्तनों से जोड़ा गया है । यह भी ध्यान दिया गया है कि इस तंत्र का एक स्पष्ट लाभ यह है कि यह स्थानिक सूचना प्रदान करता है ( बर्गोस एट अल, 2017 )

यह प्रस्तावित किया गया है कि फॉस्फेन (जो प्रकाश और चुंबकीय क्षेत्रों सहित विभिन्न उत्तेजनाओं के जवाब में हमारे दृश्य प्रांतस्था में उत्पन्न हो सकते हैं) अल्ट्रा कमजोर फोटॉन उत्सर्जन Császár et al, 2015 का परिणाम है । इसके पीछे के सटीक तंत्र अभी भी जांच के दायरे में हैं, लेकिन हमारे अपने रेटिना (क्रॉली एट अल, 2011) में क्रिप्टोक्रोम सहित विभिन्न प्रोटीन हैं । फॉस्फेन ज्यामितीय आकृतियों और रंगों की एक बड़ी श्रृंखला उत्पन्न करते हैं। ये संभावित रूप से कोड / मेमोरी के रूप में कार्य कर सकते हैं ।

सुपरपोजिशन को ढहाने का परिणाम क्या हो सकता है

यदि 1 और 0 का सुपरपोज़िशनिंग उत्पन्न किया जा सकता है, तो सवाल यह पूछा जाना चाहिए कि यह ढहने का परिणाम क्या है।

इसके लिए एक रूपक बहु-स्थिर दृश्य भ्रम - जैसे कि नेकर क्यूब का ढहना हो सकता है । ये कई छवियों की संभावना को प्रस्तुत करते हैं और एक क्वांटम प्रभाव के रूप में पता लगाया गया है ।

हम एक विशेष संभावना / छवि पर अपना ध्यान देने का निर्णय करके इस तरह के भ्रम को समाप्त कर सकते हैं। हम जिस छवि में भाग लेते हैं, उसकी पसंद व्यक्तियों के बीच भिन्न होती है और ऐसे विकल्प प्राथमिकताएं हैं। एक छवि को चुनना उस छवि को अन्य सभी के ऊपर मान्य नहीं करता है। यह महज एक विकल्प है।

हम जो समाप्त करते हैं वह कई संभावनाओं से सिर्फ एक विकल्प / व्याख्या है। जैसे कि मेमोरी और प्रीडिक्शन दोनों के अनुप्रयोग के परिणामस्वरूप सही उत्तर के बजाय व्याख्याओं या निर्माणों (भविष्यवाणी के साथ मेमोरी पर भारी ड्राइंग) का परिणाम होता है।

सुपर-पोज़िशन के ढहने को तब इस तरह की पसंद से बचने से रोका जा सकता है या सुपरपोज़िशनिंग को नई संभावनाओं के माध्यम से फिर से स्थापित किया जा सकता है - उदाहरण के लिए पर्यावरण परिवर्तन के माध्यम से उत्पन्न।