Nature: Учёные из Чикаго впервые создали биологические кубиты

Учёные Чикагского университета объявили о создании первых биологических кубитов — квантовых битов, основанных на флуоресцентных белках, которые производят морские организмы, в том числе медузы и кораллы.

Прорыв позволил превратить сами биологические системы в функциональные кубиты, открыв перспективы для разработки сверхчувствительных квантовых сенсоров для изучения процессов внутри клеток, пишет Nature Physics.

В основе эксперимента использован жёлтый флуоресцентный белок EYFP, светящиеся молекулы которого обладают метастабильным триплетным состоянием. С его помощью удалось добиться квантового суперпозиционного состояния, продолжавшегося около 16 микросекунд. Управление процессом осуществлялось с помощью конфокального микроскопа и лазерных импульсов, что позволило инициировать и считывать спиновое состояние белка. Испытания проводились на очищенном белке, а также в клетках человеческой почки и бактериях Escherichia coli.

Ранее применение квантовых сенсоров в биологии было ограничено несовместимостью традиционных квантовых платформ с живыми организмами и сложностью работы при тепловом «шуме». Новый подход показал возможность прямого измерения квантовых свойств в живых клетках, хотя пока технология требует серьёзных доработок. Для стабильного управления спином белок необходимо охлаждать до температуры жидкого азота, а при комнатной температуре в клетках наблюдался быстрый коллапс квантового состояния. При этом чувствительность новых сенсоров уступает полупроводниковым аналогам на основе алмазных дефектов.

Несмотря на ограничения, учёные считают это открытие принципиально новым шагом в квантовой сенсорике и проектировании квантовых материалов.