微管在可扩展量子计算中的潜力

该研究团队考察了微管(MT)晶格中微管蛋白异源二聚体的量子相干特性。在研究人员提出的空腔-MT模型中,微管内部被模拟为高Q值的量子电动力学腔,研究显示在生理条件下会产生抗退相干的纠缠态,其退相干时间量级为𝒪⁢(10−6)秒。这一现象源于微管蛋白二聚体与微管内部有序水偶极量子之间的强电偶极相互作用。研究人员将描述此类系统中孤子激发涌现动力学的经典非线性(赝自旋)σ模型,重新阐释为量子相干态(或可能呈现的指针态),这些态源于量子相干偶极态的未完全坍缩。这些孤子介导了微管网络中无耗散的能量传递。 研究通过MT相关蛋白质揭示了类逻辑门行为,并详细阐述了这些结构如何支持可扩展的常温量子计算——其信息存储基本单元是与MT蜂窝晶格基本单元相关联的量子特理特(quDit)。团队详述了在外界刺激作用后的决策过程,此过程中会涌现出跨MT网络的零能量损耗信号与信息传输最优路径选择。最后,研究提出了包括拉比分裂光谱和纠缠表面等离子体探针在内的实验路径,以实验验证基于MT的可扩展量子计算预测。

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