Дослідники з Університету Чикаго досягли значного прориву на перетині квантових технологій та біології, успішно перетворивши білок з живої клітини на функціональний квантовий біт (кубіт). Ця подія демонструє квантові властивості за кімнатної температури, кидаючи виклик давньому переконанню, що квантові ефекти можливі лише за надзвичайно низьких температур.
Використовуючи покращений жовтий флуоресцентний білок (EYFP), який широко застосовується в біології для спостереження за клітинами, команда виявила, що EYFP може функціонувати як квантовий кубіт. Він демонструє когерентність та магнітний резонанс у складних умовах живої клітини. Цей прорив відкриває нові шляхи для розробки квантових сенсорів, здатних працювати безпосередньо в біологічних системах.
Раніше, у березні 2025 року, фізик Філіп Куріан з Університету Говарда опублікував дослідження, яке вказує на те, що живі клітини можуть обробляти інформацію за допомогою квантових механізмів значно швидше, ніж класичні біохімічні сигнали. Він спостерігав, що структури білків у живих клітинах демонструють квантову суперпозицію, що дозволяє їм обробляти інформацію зі швидкістю приблизно 10^12-10^13 операцій на секунду. Ці висновки підкреслюють зростаючий інтерес до квантової біології та її потенціал для створення новітніх технологій, що інтегрують квантові ефекти в біологічні системи.
Робота лабораторії квантової біології Говардського університету, заснованої Філіпом Куріаном у 2015 році, досліджує, як жива матерія поводиться на квантовому рівні. Команда виявила експериментальні докази того, що біологічні матеріали можуть демонструвати нетривіальні квантові ефекти навіть за кімнатної температури. Одним із ключових результатів є явище «однофотонної суперизоляції» — квантовий феномен, коли група молекул синхронно випромінює світло, створюючи сильніший та швидший сплеск енергії, ніж вони могли б окремо.
Дослідження, опубліковане у журналі Nature, демонструє, що EYFP може функціонувати як оптично керований спіновий кубіт, здатний ініціалізуватися, маніпулюватися мікрохвилями та зчитуватися світлом. Команда продемонструвала цей ефект не тільки в очищених білках, але й усередині клітин ссавців та бактерій. Це відкриває прямий шлях до генетично кодованих квантових сенсорів. Потенціал таких сенсорів на основі EYFP включає дослідження внутрішньоклітинних параметрів, таких як магнітні поля, електричні поля, температурні градієнти або хімічні зміни, з безпрецедентною просторовою роздільною здатністю та чутливістю. На відміну від звичайних зондів, ці квантово-керовані флуоресцентні білки пропонують можливість розшифровувати клітинні стани за допомогою ефектів квантової когерентності, відкриваючи перспективи для нових діагностичних та терапевтичних методів.