Para ilmuwan di University of Chicago telah berhasil merekayasa protein yang ditemukan dalam sel hidup untuk berfungsi sebagai bit kuantum, atau qubit. Terobosan ini, yang diterbitkan dalam jurnal Nature pada 29 Agustus 2025, membuka jalan baru untuk mengintegrasikan teknologi kuantum dengan sistem biologis, memungkinkan pemahaman yang lebih dalam tentang proses seluler.
Berbeda dengan sensor kuantum keadaan padat tradisional yang memerlukan lingkungan bersuhu sangat dingin, qubit berbasis protein yang baru dikembangkan ini secara genetik tertanam dalam sel hidup. Kemampuan ini memungkinkan mereka beroperasi secara efektif dalam kondisi hangat dan dinamis yang menjadi ciri khas lingkungan biologis. Tim peneliti, yang dipimpin oleh David Awschalom dan Peter Maurer dari Pritzker School of Molecular Engineering (UChicago PME), berfokus pada protein fluoresen yang dapat dikodekan secara genetik. Mereka mendemonstrasikan kemampuannya untuk bertindak sebagai sensor kuantum, mendeteksi perubahan lingkungan sekecil apa pun.
Penelitian ini memanfaatkan teknik pembacaan spin baru, yang menghasilkan qubit spin yang dapat dialamatkan secara optik dalam Enhanced Yellow Fluorescent Protein (EYFP). Hasilnya menunjukkan waktu relaksasi spin-lattice 141 mikrodetik dan waktu koherensi 16 mikrodetik, memposisikan protein fluoresen sebagai platform yang menjanjikan untuk sensor kuantum. Terobosan ini berpotensi memungkinkan pencitraan resonansi magnetik nuklir (MRI) skala nano yang ditingkatkan kuantum, yang menawarkan wawasan tingkat atom tentang proses biologis.
David Awschalom, seorang profesor terkemuka di bidang rekayasa informasi kuantum dan spintronik, serta Peter Maurer, seorang profesor rekayasa molekuler, adalah tokoh kunci dalam National Science Foundation's Quantum Leap Challenge Institute for Quantum Sensing for Biophysics and Bioengineering (QuBBE), yang didirikan pada tahun 2021. QuBBE bertujuan untuk memajukan teknologi kuantum dalam biologi dan membina tenaga kerja kuantum melalui pendidikan STEM. Penelitian ini mendapat dukungan dari National Science Foundation dan Gordon and Betty Moore Foundation.
Integrasi sensor kuantum ke dalam sel hidup merupakan kemajuan signifikan, yang berpotensi memperdalam pemahaman kita tentang proses seluler dan mekanisme penyakit, serta membuka jalan bagi pendekatan diagnostik dan terapeutik baru. Kemampuan untuk merekayasa protein agar berfungsi sebagai qubit tidak hanya membuka kemungkinan baru untuk penginderaan kuantum dalam sistem biologis tetapi juga memperkenalkan pendekatan radikal baru untuk merancang material kuantum, memanfaatkan alat evolusi dan perakitan mandiri alam untuk mengatasi hambatan dalam teknologi kuantum berbasis spin saat ini.