Naukowcy z Uniwersytetu Chicagowskiego dokonali fundamentalnego odkrycia, przekształcając białko z żywej komórki w kubit kwantowy, co otwiera nowe możliwości w dziedzinie technologii kwantowych i biologii.
W Pritzker School of Molecular Engineering, zespół badawczy z powodzeniem przeprogramował ulepszone białko żółte fluorescencyjne (EYFP), aby działało jako kubit. Kluczowym aspektem tego osiągnięcia jest fakt, że proces ten zachodzi w temperaturze pokojowej, co stanowi znaczące odejście od tradycyjnego przekonania, że zjawiska kwantowe wymagają ekstremalnie niskich temperatur. Odkrycie to, opublikowane w czasopiśmie Nature, łączy fizykę kwantową z biologią molekularną, badając systemy biologiczne na ich najbardziej fundamentalnym poziomie.
EYFP wykazało zdolność do utrzymania koherencji i rezonansu magnetycznego w złożonym środowisku żywej komórki. Zespół zaobserwował tę właściwość zarówno w oczyszczonych próbkach białka, jak i w komórkach ssaków (w tym ludzkich komórkach nerkowych) oraz bakterii E. coli. Badacze zademonstrowali możliwość inicjalizacji, manipulacji za pomocą pól mikrofalowych i odczytu stanu kwantowego tego białka, uzyskując mierzalne czasy koherencji spinowej.
Osiągnięcie to wpisuje się w szerszy nurt badań nad kwantowymi mechanizmami przetwarzania informacji w organizmach żywych. W marcu 2025 roku, fizyk Philip Kurian z Howard University opublikował prace sugerujące, że komórki żywe mogą przetwarzać informacje za pomocą mechanizmów kwantowych z prędkością miliardy razy przewyższającą klasyczne sygnalizację biochemiczną. Jego badania wskazują, że struktury białkowe zawierające aminokwas tryptofan mogą wykazywać zjawisko superradiacji, umożliwiając transfer informacji z szybkością szacowaną na 10^12 do 10^13 operacji na sekundę.
Białkowe kubity oferują znaczącą przewagę nad tradycyjnymi czujnikami kwantowymi, które często wymagają rozbudowanej aparatury zewnętrznej i są trudne do integracji z żywymi organizmami. Możliwość stworzenia genetycznie kodowalnych czujników kwantowych, wykorzystujących biokompatybilność białka i jego zdolność do ekspresji w komórkach, pozwala na rozwój wyrafinowanych biosensorów będących integralną częścią systemu biologicznego. Takie podejście omija potrzebę inwazyjnych metod dostarczania, typowych dla zewnętrznych technologii kwantowych, umożliwiając bardziej naturalną i precyzyjną obserwację procesów komórkowych.
Genetycznie kodowalne czujniki kwantowe mogą zrewolucjonizować diagnostykę medyczną i badania na poziomie molekularnym, oferując wgląd w procesy komórkowe z niespotykaną dotąd precyzją. Choć obecne białkowe kubity mają skromniejsze czasy koherencji i czułości w porównaniu do platform opartych na materiałach stałych, ich potencjał do integracji z żywymi systemami jest ogromny. Badania te stanowią kluczowy krok w kierunku bardziej zintegrowanego zrozumienia kwantowych podstaw życia, oferując nowe perspektywy na złożoność biologiczną i potencjał innowacji, które mogą fundamentalnie zmienić nasze podejście do zdrowia i technologii.