|
Белок живой клетки впервые превратили в кубит
|
|
|
|
В рамках интересной разработки команда Притцкеровской школы молекулярной инженерии Чикагского университета (UChicago PME) создала квантовый бит (кубит) на основе белка. Группа успешно превратила “белок из живой клетки” в функциональный кубит, фундаментальную единицу информации для квантовых вычислений.
|
|
|
|
Белковый кубит может работать как невероятно чувствительный квантовый датчик даже в теплом и шумном окружении живой клетки. Это резко контрастирует с холодными условиями, в которых обычно нуждаются квантовые технологии.
|
|
|
|
Этот прогресс мог бы помочь биологическим исследованиям, предложив новый способ увидеть внутреннюю работу жизни на самом базовом уровне.
|
|
|
|
“Вместо того, чтобы брать обычный квантовый датчик и пытаться замаскировать его для подключения к биологической системе, мы хотели изучить идею использования самой биологической системы и превратить ее в кубит”, - сказал Дэвид Авшалом, один из главных исследователей проекта.
|
|
|
|
“Использование природных ресурсов для создания мощных семейств квантовых датчиков — вот новое направление в этой области”, - добавил Авшалом, также директор Чикагской квантовой биржи (CQE).
|
|
Преодоление прежних ограничений
|
|
|
|
|
|
|
Ученые долгое время считали, что химия жизни и квантовый мир существуют отдельно друг от друга. Квантовые эффекты требуют контролируемой, холодной среды, в то время как биология считается теплой и беспорядочной.
|
|
|
|
Считалось, что такие квантовые явления, как “когерентность”, не могут сохраниться в живой клетке. Однако недавние открытия опровергли эту идею.
|
|
|
|
Эта новая разработка дополняет ее, предполагая, что белковый кубит может работать даже в сложной среде живой клетки.
|
|
|
|
В этой новой работе усовершенствованный желтый флуоресцентный белок (EYFP) был преобразован в квантовый бит. Белок EYFP широко используется в биологии в качестве флуоресцентной метки для наблюдения за клетками.
|
|
|
|
Quantum Insider объяснил, что белковый кубит демонстрирует квантовое поведение, демонстрируя измеримую спиновую когерентность и оптически регистрируемый магнитный резонанс в сложной, зашумленной клеточной среде.
|
|
|
|
Более того, белковый кубит работает не только в чистых образцах, но и внутри живых клеток, что означает, что его можно использовать для создания квантовых датчиков.
|
|
|
|
Команда смогла инициализировать кубит, манипулировать им с помощью микроволн и считывать его состояние с помощью света.
|
|
Новое окно в жизнь
|
|
|
|
По словам исследователей, новые белковые кубиты не так чувствительны, как лучшие на сегодняшний день квантовые сенсоры, которые часто изготавливаются из алмазов. Однако их истинная сила заключается в том, что они генетически закодированы непосредственно в живых клетках.
|
|
|
|
Эта уникальная способность обещает будущее, в котором специалисты смогут наблюдать биологические процессы, такие как сворачивание белков и ранние стадии заболеваний, на самом фундаментальном уровне.
|
|
|
|
Интересно, что это нововведение может продвинуть наноразмерную магнитно-резонансную томографию с квантовой поддержкой, предоставив беспрецедентный взгляд на атомную структуру клеток.
|
|
|
|
“Мы вступаем в эпоху, когда граница между квантовой физикой и биологией начинает стираться. Вот где произойдет трансформация науки”, - сказал Бенджамин Солоуэй, кандидат наук.
|
|
|
|
Что еще? Это также открывает новые горизонты для самой области квантовых технологий, поскольку, по словам одного из главных исследователей Питера Маурера, представляет “радикально иной подход к проектированию квантовых материалов”.
|
|
|
|
Источник
|
