¿Puede un organismo sin cerebro procesar información más rápido que una supercomputadora cuántica? Aunque suene improbable, una nueva investigación sugiere que todas las células eucariotas, incluidas las humanas, podrían utilizar principios de la mecánica cuántica para realizar operaciones de procesamiento de información más rápidas y eficientesque las mejores tecnologías actuales. Lo más sorprendente es que este fenómeno ocurriría en condiciones normales de temperatura y entorno, algo que hasta ahora se consideraba inviable para cualquier sistema cuántico.
El estudio, publicado en Science Advances por el físico teórico Philip Kurian, reabre un viejo debate con nuevas herramientas: ¿la vida ya usa mecánica cuántica de forma natural? Kurian y su equipo en el Quantum Biology Laboratory de la Universidad de Howard han detectado un fenómeno llamado superradiancia cuántica en estructuras celulares conocidas como filamentos citoesqueléticos. Según los autores, esto permitiría a las células procesar información miles de millones de veces más rápido que los mecanismos bioquímicos tradicionales.
La vida podría estar computando en modo cuántico desde siempre
Cuando se habla de computación cuántica, lo común es pensar en laboratorios ultrafrios, sistemas inestables y dispositivos delicados. Sin embargo, este nuevo estudio plantea que organismos vivos podrían haber resuelto esas limitaciones desde hace miles de millones de años. El hallazgo se basa en la observación de una propiedad cuántica llamada superradiancia, que se manifiesta cuando muchas moléculas cooperan para emitir luz de manera sincronizada, amplificando su señal.
El protagonista aquí es el triptófano, un aminoácido presente en muchas proteínas celulares. Kurian descubrió que redes de triptófano organizadas dentro de microtúbulos y otras estructuras celulares pueden absorber y reemitir luz ultravioleta de forma coherente, gracias a efectos cuánticos. Esta capacidad no solo sería útil para protegerse del daño oxidativo, sino también para transmitir información con una velocidad que desafía todo lo que sabíamos sobre señalización biológica.
En palabras del propio autor, “la notable confirmación experimental de la superradiancia de fotón único en una arquitectura biológica ubicua en equilibrio térmico abre muchas nuevas líneas de investigación“
¿Por qué es tan revolucionario este hallazgo?
Hasta ahora, se pensaba que la mecánica cuántica era demasiado delicada para operar en ambientes biológicos, que son cálidos, húmedos y caóticos. Por eso, los ordenadores cuánticos necesitan condiciones extremas de frío para funcionar. Pero el equipo de Kurian logró detectar señales cuánticas estables y funcionales dentro de células vivas. Esto implica que los sistemas biológicos podrían usar efectos cuánticos sin necesidad de refrigeración o aislamiento extremo.
Este descubrimiento cambia la forma en que se entiende el procesamiento de información en los seres vivos. Los mecanismos clásicos —como los impulsos eléctricos en las neuronas— operan en escalas de milisegundos. Pero la superradiancia observada ocurre en picosegundos, es decir, un millón de veces más rápido. Kurian propone que las redes de triptófano funcionan como fibras ópticas cuánticas, capaces de transmitir señales con una eficiencia y velocidad sin precedentes en sistemas vivos.
“La biología cuántica —en particular nuestras observaciones de firmas superradiantes a través de métodos espectroscópicos estándar de proteínas— tiene el potencial de abrir nuevas perspectivas sobre la evolución de los sistemas vivos”, señaló Majed Chergui, uno de los científicos que colaboró en los experimentos que respaldan este estudio.
¿Qué organismos estarían usando esta capacidad?
Aunque el estudio se centra en células eucariotas —como las de plantas, animales y hongos—, Kurian sugiere que esta capacidad cuántica podría estar presente en todos los organismos multicelulares y también en aquellos sin cerebro o sistema nervioso. De hecho, organismos aneural como bacterias, algas o esporas, que forman la mayor parte de la biomasa terrestre, serían responsables de la mayor parte de este tipo de procesamiento cuántico.
Esto implica una revisión profunda del concepto de inteligencia y de computación en la naturaleza. La vida podría estar resolviendo problemas complejos sin necesidad de un cerebro, utilizando estructuras moleculares que funcionan como circuitos cuánticos naturales. Y este mecanismo estaría presente desde hace mucho más tiempo que la aparición de los animales con sistema nervioso.
Además, Kurian sugiere que estos sistemas podrían haberse desarrollado por presión evolutiva como una forma de proteger el ADN del daño por radiación ultravioleta, aprovechando esa misma energía para procesar información en lugar de desperdiciarla.
Una cuestión de límites físicos… y filosóficos
Más allá del impacto biológico, el estudio de Kurian también tiene implicaciones para la física fundamental. En su trabajo, el autor establece una comparación entre la capacidad computacional total de la vida en la Tierra y los límites teóricos del universo observable. Según sus cálculos, la computación realizada por organismos vivos podría acercarse, e incluso superar, el rendimiento de los sistemas cuánticos diseñados por el ser humano, gracias a su eficiencia natural.
Kurian combina conceptos de mecánica cuántica, relatividad y termodinámica para replantear los límites de la información en la materia viva, argumentando que “casi toda la vida en la Tierra tiene la capacidad física de computar con grados de libertad cuánticos controlables”, lo que permitiría “el almacenamiento y la manipulación de información cuántica con ciclos de corrección de errores que superan ampliamente los últimos códigos de superficie basados en redes“.
Esta perspectiva ha llamado la atención de figuras influyentes como Seth Lloyd, pionero de la computación cuántica, quien afirmó: “Es bueno que se nos recuerde que la computación realizada por los sistemas vivos es muchísimo más poderosa que la realizada por sistemas artificiales”.
¿El futuro de la computación está en la biología?
Para muchos investigadores, el hecho de que la naturaleza haya resuelto algunos de los desafíos clave de la computación cuántica en condiciones biológicas comunes representa una oportunidad extraordinaria para el diseño de nuevos sistemas tecnológicos. Si se pueden replicar o adaptar estas propiedades, podríamos estar ante el nacimiento de una computación híbrida bio-cuántica, más estable, eficiente y ecológica que las actuales.
No solo se trata de una curiosidad académica: esta nueva forma de entender la información en la vida podría revolucionar áreas como la medicina, la inteligencia artificial o la astrobiología. Incluso podrían existir “firmas cuánticas” similares en organismos de otros planetas, lo que transformaría la búsqueda de vida en el universo.
Kurian concluye: “En la era de las inteligencias artificiales y los ordenadores cuánticos, es importante recordar que las leyes físicas restringen todos sus comportamientos. Y sin embargo, la vida, dentro de esos límites, ha sabido encontrar una forma de navegar y comprender el orden brillante del universo”.
Referencias
- Philip Kurian. Quantum limit on eukaryotic life’s computation over Earth history. Science Advances, 2024. DOI: 10.1126/sciadv.adt4623.
Cortesía de Muy Interesante
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