Науковці Чиказького університету досягли значного прориву, успішно перетворивши білок, що міститься в живих клітинах, на функціональний квантовий біт, або кубіт. Це новаторське дослідження, опубліковане 29 серпня 2025 року в журналі Nature, відкриває нові можливості для інтеграції квантових технологій з біологічними системами.
На відміну від традиційних твердотільних квантових сенсорів, які потребують наднизьких температур, ці білкові кубіти генетично закодовані всередині живих клітин. Вони ефективно функціонують у теплих, динамічних умовах біологічного середовища, долаючи ключові обмеження попередніх технологій. Пітер Маурер, доцент молекулярної інженерії в UChicago PME, зазначив, що цей підхід дозволяє використовувати природні інструменти еволюції та самозбірки для подолання перешкод у сучасній квантовій технології.
Команда під керівництвом професора Девіда Ашвалома та Пітера Маурера зосередилася на флуоресцентному білку Enhanced Yellow Fluorescent Protein (EYFP). Вони продемонстрували його здатність діяти як квантовий сенсор, виявляючи найдрібніші зміни в навколишньому середовищі. Дослідники досягли оптично адресованих спінових кубітів в EYFP, зафіксувавши час спін-релаксації 141 мікросекунду та час когерентності 16 мікросекунд.
Цей прорив є частиною ширших зусиль з інтеграції квантових технологій у біологічні дослідження, зокрема, через Інститут квантового зондування для біофізики та біоінженерії (QuBBE), заснований Національним науковим фондом США (NSF) у 2021 році. Метою QuBBE є розробка квантових вимірювальних та візуалізаційних систем, що перевершують класичні межі, для отримання нової інформації з біології.
Потенційні застосування цієї технології включають квантово-орієнтовану нанорозмірну магнітно-резонансну томографію (МРТ), що надасть уявлення на атомному рівні про біологічні процеси. Це може докорінно змінити підходи до біологічних досліджень, дозволяючи детально вивчати клітинні процеси, механізми захворювань та розробку нових лікарських засобів.