Des chercheurs de l'Université de Chicago ont franchi une étape majeure en intégrant la physique quantique aux systèmes biologiques. Les résultats de cette recherche ont été publiés dans la revue Nature. Ils ont réussi à transformer des protéines fluorescentes, issues d'organismes marins, en des dispositifs quantiques appelés « biocubits ».
Ces biocubits possèdent la capacité unique d'exister simultanément dans deux états, un phénomène connu sous le nom de superposition quantique. Cette propriété ouvre des perspectives révolutionnaires pour le développement d'instruments capables d'analyser les structures cellulaires les plus fines. Cette avancée pourrait potentiellement redéfinir notre compréhension des systèmes vivants et mener à la création de technologies de pointe.
Contrairement aux ordinateurs classiques qui utilisent des bits (0 ou 1), l'informatique quantique repose sur des qubits, qui peuvent représenter 0 et 1 simultanément, augmentant ainsi considérablement la puissance de calcul. Cependant, l'intégration de qubits dans des organismes vivants était auparavant limitée par la nécessité de conditions environnementales très strictes. L'équipe de l'Université de Chicago a surmonté cet obstacle en utilisant des protéines comme biocubits.
Pour observer l'état de ces protéines, les scientifiques ont mis au point un microscope spécialisé, utilisant un éclairage laser. Les expériences menées sur des protéines pures, des cellules buccales humaines et des bactéries Escherichia coli ont démontré que ces protéines pouvaient fonctionner comme des qubits pendant environ 16 microsecondes. Bien que cette durée soit plus courte que celle obtenue avec d'autres méthodes de création de qubits, il s'agit de la première mesure de propriétés quantiques au sein d'organismes vivants.
Cette percée s'inscrit dans le domaine en plein essor de la biologie quantique, qui explore l'influence des phénomènes quantiques sur les processus biologiques. Des recherches antérieures ont déjà suggéré le rôle potentiel d'effets quantiques tels que l'effet tunnel et l'intrication dans des processus biologiques comme la catalyse enzymatique et la photosynthèse. L'application de ces principes à la création de biocubits ouvre la voie à des capteurs quantiques biologiques capables de détecter des changements infimes et d'offrir un aperçu sans précédent des processus biologiques.
Ces biocubits pourraient révolutionner la recherche biologique et repousser les frontières de la technologie quantique elle-même, notamment en permettant des avancées en nano-IRM quantique améliorée. Ce travail pionnier a été soutenu par la création du Centre Berggren de biologie et de médecine quantiques à l'Université de Chicago, grâce à un don généreux de 21 millions de dollars. L'intégration de l'ingénierie quantique aux sciences biomédicales promet le développement d'outils et de techniques pour le diagnostic médical, la surveillance et le développement thérapeutique, avec des applications potentielles en immunologie, en oncologie et en diagnostics de précision.