Từ lâu, giới khoa học đã xem vũ trụ và mọi sinh vật trong đó như những hệ thống vật lý, vận hành và xử lý thông tin theo các định luật vật lý. Nghiên cứu mới đây của nhà vật lý lý thuyết Philip Kurian tại Đại học Howard còn đi xa hơn khi cho rằng sự sống không chỉ tuân theo các định luật này mà còn sử dụng cơ học lượng tử để thực hiện các phép tính phức tạp, giống như một dạng "tự lập trình" tinh vi. 

Một trong những khám phá quan trọng của nghiên cứu này là vai trò của các protein trong tế bào. Các protein này không chỉ là vật liệu cấu trúc mà còn chứa các mạng lưới lượng tử siêu nhỏ, cho phép chúng xử lý thông tin ở tốc độ và hiệu quả đáng kinh ngạc. Hiện tượng "siêu bức xạ" lượng tử trong các protein này, đặc biệt là ở các phân tử tryptophan, cho thấy khả năng phát và thu photon (các hạt ánh sáng) một cách đồng bộ và mạnh mẽ, mở ra một kênh giao tiếp và tính toán lượng tử bên trong tế bào. 

Hệ thống sống duy trì kiến ​​trúc xử lý thông tin bằng cách sử dụng các bậc tự do lượng tử được kích thích bằng ánh sáng. (Nguồn: Computational capacity of life in relation to the universe | Science Advances)

Điều này có nghĩa là gì? Theo Kurian, sự sống có thể đang khai thác các nguyên tắc lượng tử để thực hiện các phép tính phức tạp hơn nhiều so với những gì chúng ta từng nghĩ. Thay vì chỉ là những cỗ máy sinh hóa ồn ào và hỗn loạn, tế bào có thể là những bộ vi xử lý lượng tử hiệu suất cao, sử dụng các hiệu ứng lượng tử để truyền tải thông tin và điều khiển các chức năng sống. 

Nghiên cứu này không chỉ làm thay đổi cách chúng ta nhìn nhận về sinh học mà còn có những hàm ý sâu sắc đối với công nghệ. Nó cho thấy rằng các hệ thống sinh học đã giải quyết được một số thách thức lớn nhất của điện toán lượng tử, chẳng hạn như duy trì sự ổn định của thông tin lượng tử trong môi trường phức tạp. Khám phá này có thể mở đường cho các thiết kế máy tính lượng tử mới, lấy cảm hứng từ sự khéo léo của tự nhiên. 

Tuy nhiên, Kurian cũng nhấn mạnh rằng chúng ta mới chỉ bắt đầu khám phá lĩnh vực đầy hứa hẹn này. Vẫn còn nhiều câu hỏi chưa có lời giải, chẳng hạn như làm thế nào các hệ thống sinh học có thể kiểm soát và khai thác các hiệu ứng lượng tử một cách chính xác đến vậy, và liệu có tồn tại sự sống lượng tử ở những nơi khác trong vũ trụ hay không. 

Dù vậy, nghiên cứu của Kurian đã mở ra một hướng đi mới đầy thú vị, mời gọi chúng ta suy ngẫm về mối liên hệ sâu sắc giữa vật lý, sinh học và thông tin. Có lẽ, sự sống không chỉ là một tập hợp các phản ứng hóa học, mà còn là một dạng "tự lập trình" lượng tử đang không ngừng tiến hóa và khám phá những khả năng tiềm tàng của vũ trụ.

(Nguồn: Computational capacity of life in relation to the universe | Science Advances)