芝加哥大學普利茲克分子工程學院的研究人員取得一項突破性進展，成功將生物蛋白質轉化為功能性的量子感測器，為量子力學與生物學這兩個長期被認為互不相容的領域架起橋樑。這項發表於《自然》期刊的研究，引入了「活體」量子位元（qubit）的概念，這是量子資訊的基本單位。研究團隊採取「由內而外」的方法，將生命本身的組成部分融入量子技術，利用天然存在的分子固有的量子特性。
此方法利用了蛋白質結構的穩定性，使其能夠保持量子態，這暗示著在酶活性和蛋白質摺疊等生物功能之下，可能存在著一個更深層次的量子層面。與傳統的量子感測器相比，這種基於生物的方法具有顯著優勢。細胞可以直接生產這些蛋白質量子位元，並能以原子級精度將其精確定位在生物系統內部，有望實現能夠從內部監測整個組織或器官的自組織量子網絡。
這些生物整合式感測器能夠偵測到比現有技術強數千倍的信號，為在原子層級觀察生物過程開闢了前所未有的途徑。一項革命性的應用是「奈米級量子磁共振」，這將能夠在活體細胞內實時追蹤細胞結構，例如蛋白質的摺疊過程，這與先前需要固定細胞靜態快照的方法形成了鮮明對比。該技術還有可能偵測到疾病最早的分子指標，例如可能在症狀出現前數年就發生的蛋白質錯誤摺疊。
儘管這些蛋白質感測器的精度仍在發展中，可能尚未能與最先進的基於鑽石的感測器相媲美，但它們能夠直接在生命系統中運作的能力，代表了一種「更為激進」的承諾。這項突破有可能從根本上重新定義醫學診斷，將範式從識別現有疾病轉變為在分子層級預測其發生機率，開啟預防性、分子層級醫療保健的新時代。由 David Awschalom 和 Peter Maurer 共同領導的這項研究，突顯了一個未來：生物系統不僅執行生命功能，同時也作為科學發現的精密量子儀器。