Физики нашли способ воспроизводить некоторые свойства квантовых систем в обычных сетях множества связанных осцилляторов. Возникающие в них коллективные состояния подчиняются той же математике, что описывает суперпозицию и операции с кубитами, хотя сами элементы остаются полностью классическими. Это предлагает альтернативу поискам полноценных квантовых процессов в мозге и других живых системах.

Квантовая биология давно ищет, способны ли организмы сохранять квантовые состояния достаточно долго для работы клеток, органов чувств или мозга. Проблема очевидна: тепло и взаимодействие с окружающей средой быстро разрушают когерентность, переводя систему в классическое состояние. Убедительных свидетельств того, что мозг использует долгоживущую квантовую когерентность для мышления, до сих пор нет.

Похожая история произошла с фотосинтезом. В 2007 году спектроскопические эксперименты обнаружили долгоживущие колебания в светособирающем белковом комплексе, которые связали с квантовой когерентностью. Предположили, что возбуждение может одновременно исследовать несколько путей передачи энергии и за счет интерференции быстрее находить путь к реакционному центру.

Работа 2017 года охладила этот интерес. Исследователи показали, что электронная когерентность в комплексе при комнатной температуре затухает примерно за 60 фс, а долгие колебания лучше объясняются движением молекулярных связей. Авторы не нашли признаков долгоживущей электронной когерентности, которая могла бы управлять переносом энергии при фотосинтезе. Споры о роли более сложных электронно-колебательных эффектов продолжаются.

Физик Грегори Скоулз предложил искать связь с квантовой механикой в другом месте. В 2024 году он показал, что классическая сеть связанных осцилляторов может сформировать коллективное состояние, которое математически ведет себя подобно кубиту, хотя сами элементы остаются полностью классическими.

Механизм строится на синхронизации. Когда взаимодействующие элементы соединены определенным образом, сеть приходит к устойчивому общему режиму, а состояние конструкции можно представить в гильбертовом пространстве — том же математическом языке, которым описывают квантовые состояния. Два коллективных режима сети играют роль нуля и единицы, а их комбинация напоминает суперпозицию кубита.

В 2025 году Скоулз и Грациано Амати построили классические сети, соответствующие состояниям систем из произвольного числа кубитов. Авторы описали операции, напоминающие квантовые логические вентили. Такая схема не даст квантовый компьютер: классическая сеть воспроизводит лишь часть квантовой математики, а необходимые ресурсы быстро растут вместе со сложностью задачи.

Работы 2026 года расширили модель дальше. Итан Дики и Сабре Кайс показали, как создавать гораздо более широкий набор квантоподобных состояний с произвольными комплексными амплитудами при помощи взвешенных графов. Результаты пока не дают оснований говорить о реальной квантовой природе биологических сетей, но показывают, насколько классическая система способна имитировать математическую структуру квантового объекта.

Для мозга такая идея особенно интересна из-за огромного числа связанных элементов и постоянных колебаний. Компьютерное исследование 2025 года показало, что рекуррентные нейронные сети из осциллирующих узлов быстрее обучались, лучше переносили шум и использовали меньше параметров, чем неосциллирующие модели. Преимущество связано с интерференцией обычных волн: фаза колебаний дает сети дополнительный способ кодировать временные отношения между событиями. Результат получен на вычислительной модели и не доказывает, что настоящий мозг использует тот же принцип.

Граница проходит между физикой и математикой. Классическая сеть может описываться формулами, похожими на квантовые, но ее элементы не становятся квантовыми и не приобретают запутанность. Однако такие системы показывают, что живому организму, возможно, не требуется сохранять крайне хрупкие квантовые состояния, чтобы получить некоторые вычислительные свойства, обычно связанные с квантовой механикой. Странность может скрываться не в квантовом мозге, а в том, насколько квантовой способна выглядеть математика совершенно классической системы.