Une équipe de chercheurs de l'Université de Chicago a annoncé une avancée majeure dans le domaine de l'informatique quantique: la conversion d'une protéine fluorescente couramment utilisée en un qubit fonctionnel. Cette innovation, publiée le 20 août 2025 dans la revue Nature, ouvre la voie au développement de capteurs quantiques au sein des systèmes biologiques.
La protéine en question, une version améliorée de la protéine fluorescente jaune (EYFP), a démontré des propriétés quantiques remarquables dans des conditions ambiantes. Cette découverte élimine la nécessité des températures extrêmement basses traditionnellement requises pour le fonctionnement des dispositifs quantiques, rendant ainsi l'intégration de l'EYFP dans les cellules vivantes une réalité réalisable. Les chercheurs ont réussi à maintenir les caractéristiques quantiques de l'EYFP même dans des conditions physiologiques, marquant un pas significatif vers la création de capteurs quantiques biocompatibles.
David Awschalom, l'un des principaux co-investigateurs et professeur à l'École d'ingénierie moléculaire Pritzker de l'Université de Chicago, a souligné l'importance de la recherche interdisciplinaire. "Nous entrons dans une ère où la frontière entre la physique quantique et la biologie commence à s'estomper. C'est là que la science véritablement transformative se produira", a-t-il déclaré. Cette recherche a bénéficié du soutien de la National Science Foundation (NSF) et de la Gordon and Betty Moore Foundation.
L'EYFP, en tant que qubit, offre une sensibilité de l'ordre du microtesla à des températures cryogéniques et du millitesla à température ambiante. Bien que ces sensibilités soient inférieures à celles des meilleurs systèmes basés sur le diamant et que les temps de cohérence soient modestes par rapport aux meilleurs qubits à l'état solide, l'amélioration de la photostabilité, de l'efficacité de lecture des spins et des temps de cohérence sera essentielle pour que ces qubits protéiques puissent rivaliser avec d'autres plateformes quantiques.
Les travaux de l'équipe, incluant Jacob S. Feder, Benjamin S. Soloway, Shreya Verma, Zhi Z. Geng, Shihao Wang, Bethel Kifle, Emmeline G. Riendeau, Yeghishe Tsaturyan, Leah R. Weiss, Mouzhe Xie, Jun Huang, Aaron Esser-Kahn, Laura Gagliardi, David D. Awschalom et Peter C. Maurer, démontrent que l'EYFP peut fonctionner comme un qubit de spin optiquement adressable. Les chercheurs ont démontré cet effet non seulement dans des protéines purifiées, mais aussi à l'intérieur de cellules mammifères et bactériennes, suggérant une voie directe vers des capteurs quantiques génétiquement codables.
Cette avancée ouvre la voie à des capteurs quantiques biocompatibles qui pourraient révolutionner la détection des maladies et le suivi en temps réel des processus biologiques. L'intégration de la biologie et de la technologie quantique représente une direction prometteuse pour l'avenir de la science.