现在，我们知道了生物/分子工具，这些工具可以使活生物体处理量子计算，例如，可以让鸟类处理量子连贯性的花式蛋白质（例如，禽磁罗盘的量子针或双锥定位和季节性表达模式建议欧洲罗宾隐花色素在磁感受中的作用4）我想知道：
Answers:
“量子生物计算在我们前面吗？”
目前已经在做了一些工作生物计算，量子计算，自旋化学和磁化学反应。
相关的自由基对-同时创建的成对的瞬态自由基对，使得每个自由基上的2个电子自旋相互关联-在光敏磁感受蛋白（例如隐色染料）上并不构成量子计算。
参见：W。Wiltschko，Gesson，Noll和R.Wiltschko在2004年《实验生物学杂志》上发表的文章“ 鸟类的光依赖性磁感受：预暴露于红光后在红光下的行为分析 ”。
请参阅QuantBioLab网站上的文章“ 基于视觉的动物磁感受”，南丹麦大学（SDU）的量子生物学和计算物理研究组：
图7.鸟瞰图及其重要组成部分的示意图。视网膜（a）将来自眼睛光学系统的图像转换为沿神经节细胞发送的电信号，这些神经节细胞形成视神经并到达大脑。（b）示意性地示出了放大的视网膜节段。（c）视网膜由几个细胞层组成。在杆和锥外部段中产生的主要信号传递到水平，双极，无长突和神经节细胞。（d）在示意性示出的受体蛋白视紫红质中以降低的密度产生初级光转导信号。含有视紫红质的膜形成厚度约20 nm的圆盘，彼此间隔约15-20 nm。
用数学术语来说，鸟类中基于视觉的指南针的特征在于滤波函数，该函数对记录在鸟类视网膜上的磁场介导的视觉信号调制进行建模（见图8）。
图8.德国美因河畔的全景视图。该图显示了从地面200 m的鸟类飞行高度记录的风景透视图，其中标出了基本方向。通过电磁过滤功能可以改变视野；图中显示的是一只鸟类的八个基本方向（N，NE，E，SE，S，SW，W和NW）的模式。地磁场倾斜角为66°，是该区域的特征值。
已经创建了生物机械计算机。Bio4Comp欧盟资助的一项研究项目，创造了生物分子机器，每个机器的尺寸只有几十亿分之一米。肌动蛋白-肌球蛋白和微管蛋白-动力蛋白运动系统可以通过设计用于表示数学算法的纳米加工通道网络来解决问题。我们称之为“基于网络的生物计算”的方法。每当生物分子到达网络中的连接点时，它们要么将一个数字添加到正在计算的总和中，要么将其忽略。这样，每个生物分子就像一台带有处理器和内存的微型计算机。尽管单个生物分子比当前的计算机要慢得多，但是它们是自组装的，因此可以大量使用，从而迅速增加了计算能力。他们网站上的视频中显示了一个如何工作的示例。
这些工具是否已经解决了您（量子计算研究人员）所遇到的问题？
这些工具“必须”以某种方式解决您在实验室中苦苦挣扎的任何特定问题吗？
我们可以使用它们吗（尽管这将意味着向生物技术的范式转变）？
“使用基于网络的生物计算解决数学问题的第一步是将问题编码为网络格式，以便分子马达探索网络可以解决问题。我们已经找到了几个NP完全问题的网络编码，这些问题特别困难例如，我们对子集总和，确切覆盖率，布尔可满足性和旅行商进行了编码。
在Bio4Comp项目中，我们将专注于优化这些编码，以便可以使用生物制剂有效地解决它们，并更容易扩大规模。与优化的计算机算法类似，优化的网络可以大大降低寻找正确解决方案所需的计算能力（从而减少运动蛋白的数量）。”-资料来源：Bio4Comp Research。
另一篇有趣的论文支持我的回答，即自由基对不构成量子计算机，而仅仅是证明自旋化学的量子生化反应，是蔡建明（2018）的《量子探针和具有磁性纳米结构的化学罗盘的设计》。
介绍。—最近，人们对量子生物学的兴趣日益浓厚，即研究化学和生物系统（例如，光收集系统，禽类罗盘和嗅觉）中的量子效应。主要动机是了解如何利用量子相干（纠缠）来实现生物学功能。作为朝着这个目标迈出的关键一步，希望找到可以在环境条件下检测量子效应的工具。研究量子生物学的实际兴趣的最终目标是从自然界学习并设计出可以模仿生物系统的高效设备，以完成重要任务，例如收集太阳能和检测弱磁场。
作为量子生物学的一个例子，自由基对机制是一个有趣的假设，可以解释某些物种对弱磁场（例如鸟类，果蝇和植物）的反应能力。磁化学罗盘可以在远程磁力计，微观或地形复杂的材料的磁测图以及通过散射介质成像中找到应用。已证明由链接的类胡萝卜素（C），卟啉（P）和富勒烯（F）组成的合成供体桥受体罗盘可以在低温（193 K）下工作。令人惊讶的是，这样的三单元组分子是唯一已被实验证明对地磁场敏感的已知实例（但尚未在室温下）。
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摘要。—我们已经证明，梯度场可以大大增强化学罗盘的性能。梯度场还为我们提供了一个强大的工具，可以研究自旋化学中自由基对反应的量子动力学。特别是，即使在以前无法实现此目标的情况下，它也可以区分初始自由基对状态是处于纠缠单重态还是处于经典相关态。。这些现象在添加部分定向平均和添加实际磁噪声后仍然存在。在由定向磁性液晶主体中的磁性纳米粒子和自由基对组成的混合系统指南针中，可以预测到有预期的效果。我们的工作提供了一种简单的方法，可以基于自由基对机制设计/模拟具有生物学灵感的弱磁场传感器，该传感器具有很高的灵敏度，可以在室温下工作。
关于量子生物学的文章很多。菲利普·鲍尔（Phillip Ball ）的著作《量子生物学的曙光》（The Nature 2011，474，271-274）有点古老，但仍然值得一提。现在，让我们不复习它，而专注于您的问题。
关于第一个问题：（是不是解决我们的问题？）
量子生物学描述的系统（或过程）不是简单的量子力学，因此很有趣，但是据我所知，它也不是多量子位的，因此并不是真正的量子计算。特别是：目前已知的量子生物学过程不具有可伸缩性，它们也不具有量子逻辑门（或者至少不以我们理解它们的方式），而量子算法则少得多。因此，作为答案，这主要是不对：这些工具不能解决我们的问题。
关于第二个问题：（是解决我们疲于应付一个具体问题？）
我们都希望解决在复杂结构化系统中以及高温下固态上可靠的量子相干问题，并且至少在某种程度上，这就是量子生物学所要解决的问题。因此，就目前对该领域的理解而言，这确实是实验室人员正在研究的一个具体问题，并且似乎在生物学中已经解决了（因为分子是复杂的纳米结构）。只要我们能够在实验室中可靠地实现固态，复杂结构系统和高温下的量子相干性，我们就会朝实用性和廉价性迈进。因此，答案是肯定的。
关于第三个问题：（可能我们用生物分子的量子硬件？）
至少可以说，他们还没有进入主联赛。即使是乐观的猜测，我也想说他们不会很快与大公司竞争，但是我确实相信，随着研究在分子生物学和合成生物学领域超越DNA折纸（及相关策略），点生物分子量子位将在分子自旋量子位的子集中发挥作用。特别是，相关性的关键是将在异常条件（温暖，潮湿）下的（似乎已被证明）连贯性与生物分子无与伦比的能力结合起来，将其极其复杂的自组织成功能结构。由于（连贯，有组织的）分子自旋量子位是我的研究领域，因此让我链接到几篇相关论文。首先，对第一个磁性分子的第一个反应在与常规固态候选物的相干性方面具有竞争力，从而使 磁性分子又回到了量子计算机的竞争中。而且，关于arXiv的这项提议（公开：我是作者），讨论了为什么以及如何可以使用肽作为量子计算的通用支架。
由于难以复制科学证据，因此生物学界对量子效应的证据进行了大量的科学辩论。有些人发现了量子相干的证据，而另一些人则认为事实并非如此。（2018年，鲍尔）。
最近的一项研究（《自然化学》，2018年5月）发现了表明特定叠加信号的特定振荡信号的证据。科学家发现，量子效应可以根据理论精确地持续，并证明它们属于同时叠加在两个分子上的能量。由此得出结论，生物系统表现出与非生物系统相同的量子效应。
这些作用已在细菌的Fenna-Matthews-Olsen反应中心-Chlorobium Tepidum（Borroso-Flores，2017）中观察到。
研究证明，光合能量转移过程的维度和时标使它们接近量子/经典边界。对此有各种各样的解释，但是它们似乎表明，有能量的量子/经典极限对于激励能量转移控制是理想的。 可人2018。
量子生物学作为生物半导体
生物学中的这种动力学依赖于自旋化学（自由基对），并且已经认识到“某些有机半导体（OLED）具有磁电致发光或磁导性，其机理与生物学中的自由基对具有基本相同的物理学”
自旋电子学中使用“自旋单重态”和“三重态”（研究半导体），自由基对（包括自旋单重态或三重态）用于讨论生物学中的自旋化学。但是所有术语都描述了相同的现象（只是在不同的学科领域中）。最近，跨学科呼吁将自旋化学与自旋电子学相结合，以表彰这位J Matysik（2017）。
科学家已经鉴定出的生物半导体包括黑色素和多肽，现在人们正在研究多肽作为量子计算的支架。
UltriaFast电子转移以及在核自旋中存储电子自旋信息
在光合作用过程中，植物利用电子相干性实现超快的能量和电子传输，并选择特定的振动来维持这些相干性。通过这种方式，光合作用的能量转移和电荷分离达到了惊人的效率。同时，这些相同的相互作用还用于保护系统免受高强度光聚集和电荷分离时产生的有害副产物的伤害。
Rienk van Grondelle。
在光合反应中心的电荷分离中，三重态可以与分子氧反应，生成破坏性单重态氧。观察到细菌和植物中三重态产物的产量由于弱磁场而降低。有人认为，这种效应是由于固态光化学诱导的动态核极化（photo-CIDNP），这是一种通过使用具有自由基对作为中间体的化学反应来产生核自旋的非平衡极化的有效方法（ Adriana Marais，2015年）。在生物学内，例如机制可以增加对氧化应激的抗性。
已经注意到，在反应中心中发生光CIDNP的条件与在反应中心中无与伦比的有效光诱导电子转移的条件之间似乎存在联系。J Matysik 2009， IF Cespedes-Camacho和J Matysik 2014。
在芬纳-马修斯-奥尔森反应中心观察到了CIDNP效应（Roy等，2006）。
在黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）中也观察到了CIDNP作用（Stob 1989）。
FAD与隐色染料和其他生物氧化还原反应理论上的量子效应有关。广泛接受的理论是，在响应磁场期间，隐色团中非共价结合的黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）辅因子的光激发导致通过沿“色氨酸三联体”的顺序电子转移形成自由基对，蛋白质中三个保守的色氨酸残基的链。该过程将FAD的光激发单重态还原为阴离子自由基，就像光CIDNP MAS NMR为反应中心中的光合电子传输提供了详细的见解一样，在机理研究中的各种应用中也可以预期到这一点。其他光敏蛋白。
直到现在，在自旋电子学中还没有观察到CIDNP现象，尽管已经提到了获得这种效果的可能性。“如果发现核自旋共振由于超精细相互作用而对自旋依赖性电子传输有影响，最终相反这个过程可能成为可能：将电子自旋信息存储在核自旋中。”
上面的Anin Post扩展（我无法重新登录该帐户，因此请设置一个新帐户）
量子生物学作为生物半导体方法的局限性
量子生物学不能简单地解决量子计算的实际问题-生物学不仅是半导体或量子计算机的一种形式。
我注意到，从事生物学中的自由基对机理研究的著名学者，例如PJ Hore（上文引用）从一开始就与NMR研究紧密相关。这些学者很可能意识到跨学科工作的好处和弊端。学术研究中的主要风险之一是，在跨学科比较时，我们可以忽略差异。复杂的生物学自适应系统不可能简单地适合计算或物理学中现有的概念。它要求学者将这种现象视为未知事物并具有许多可能性，其中某些可能挑战他们已经拥有的任何先入之见。
例如，仅在研究量子效率（在生物过程中）时仅关注自由基对机制，而无法理解其更广泛的背景，将受到限制。
了解背景
有研究证明隐色染料与氧化还原的相互作用以及小鼠模型中的生物定时机制（Harino et a，2017）。越来越广泛的文献报道了许多植物（Guadagno et al，2018）和动物物种之间的氧化还原和昼夜节律（包括通过昼夜节律）的相互作用。
最近的工作研究了活性氧（ROS）生成和ROS清除酶的昼夜节律，以及产生ROS的光合作用的昼夜节律。有人建议
“鉴于光合作用速率的变化导致单线态氧产生的变化，对光合作用的昼夜节律调节可能会导致单线态氧产生的节奏。” （西蒙等人，2019）。
如果您想了解更多关于昼夜节律的信息，那么我建议您查看Alfred Goldbeters的作品。
生物学不会将一切都分离成单独的成分
这种定时机制的运行对量子效率有影响[ Garzia-Plazaola等人，2017年；Schubert等，2004）。Sorek和Levy（2012）也研究了温度补偿的关系。
所有已知的生物钟都有一个内生周期，对温度非常不敏感（Kidd等，2015）
从以上研究中，似乎生物学也可以将光和温度信号视为整合而非分离的信号（Franklin等，2014）。
这不仅是对磁场或光的响应。cry基因改变了蓝光（<420 nm）的光转导，影响了生物钟，空间方向和相对于重力，磁场，太阳，月球和天体辐射的滑行（Clayton，2016）
量子疤痕的可能作用
量子疤痕形成了周期性轨道与量子之间的联系-阻止了系统达到热化状态。它可以解释为什么可以用来对耗散结构进行建模的方程式已经被用来模拟生物振荡（Alfred Goldbeter）也可以应用于其他领域。例如，FKPP方程可用于建模反应扩散引起的耗散结构（不稳定的非线性波阵面的传播/种群动力学），以及量子色动力学（Mueller和Munier，2014年）以及磁阵面的速度在湍流的导电流体中传播。运输的扩散近似值允许无限的传播速度（Fedotov等）。
生成代码？
您可能要考虑量子生物学系统如何与代码关联。Ť 他光子量子计算的提出的资源和沟通。
光子代表用于量子通信的自然飞行量子位载波，并且电信光纤的存在使1,310 nm和1,550 nm的波长特别适合长距离分布。然而，已考虑将编码为碱性原子的，在800 nm左右波长处吸收和发射的量子位用于存储和处理量子信息（Tanzili等，2005）。
在生物学中，有一种机制称为自发化学发光（以及其他一些名称，包括超弱光子发射和生物光子）。
通常认为（这些）光子是在（1）350至1300 nm的近UVA，可见光和近IR光谱范围内发射的，以及（2）在几单元至几百个（氧化代谢过程）和几百到几千个（氧化应激过程）光子s-1 cm-2。（Cifra和Pospíšil，2014年）
这种机制在整个生物学中都被广泛发现（包括动植物），发生在氧化应激过程中形成电子激发物种的过程中（Cifra等，2014），这与ROS的产生有关（Pospíšil等，2014）。 。它们可以由包括磁场在内的各种刺激产生和影响（李，2012）
当时的想法是
各种分子过程都可以发射光子，这些光子通过携带能量的激子被传输到细胞表面。在光合作用过程中，类似的过程将光子的能量传输到巨大的蛋白质基质中（麻省理工学院技术评论，2012年）。
这种机制与动植物体内昼夜节律所固有的能量代谢的系统性变化有关（Footitt等，2016；Kobayashi等，2009）。还已经注意到，该机制的明显优势是它提供了时空信息（Burgos等，2017）
有人提出（可以在我们的视觉皮层中响应包括光和磁场在内的各种刺激而生成）是超弱光子发射的结果Császár等人，2015。其背后的确切机制仍在研究中，但是我们在自己的视网膜中有多种蛋白质，包括隐花色素（Foley等，2011）。磷产生大量的几何形状和颜色。这些可能会充当代码/ 内存。
折叠叠加可能会导致什么结果
如果可以生成1和0的叠加，则需要询问这个问题，将其折叠会产生什么结果。
对此的一个隐喻可能是多稳态视觉幻象的崩溃，例如Necker cube。这些提出了多重图像的可能性，并已被探讨为量子效应。
我们可以通过决定将注意力转移到特定的可能性/图像上，从而消除这种幻想。我们参加哪种形象的选择因人而异，而这种选择是偏好。选择一个图像并不能使该图像优先于所有其他图像。这只是一个选择。
我们最终得到的只是从多种可能性中进行的一种选择/解释。这样，记忆和预测的应用都会导致解释或构造（预测在记忆上占很大比例），而不是正确的答案。
然后可以通过避免这种选择来防止重叠的折叠，或者可以通过新的可能性再次建立重叠，例如通过环境变化而产生的重叠。