Un team di scienziati dell’Università di Chicago è stato in grado di trasformare una proteina vivente in un qubit, il mattone fondamentale del calcolo quantistico. L’esperimento è davvero incredibile, se pensaimo che per la prima volta un componente biologico viene impiegato come unità quantistica funzionale.
A differenza dei qubit tradizionali, che necessitano di condizioni di laboratorio estremamente fredde e controllate, questo qubit proteico riesce a mantenere la propria “coerenza quantistica” persino nell’ambiente caldo e rumoroso di una cellula vivente.
Come è stato possibile arrivare a un risultato simile? Il team ha utilizzato l’EYFP (enhanced yellow fluorescent protein), una proteina molto diffusa in biologia per osservare i processi cellulari, riuscendo a convertirla in un qubit vero e proprio. Questo risultato rovescia un’idea radicata, ossia che la biologia e la fisica quantistica fossero mondi separati e incompatibili. Il nuovo studio dimostra che fenomeni quantistici possono emergere anche all’interno della vita stessa.
Gli scienziati sono riusciti a manipolare lo stato del qubit proteico con microonde, a inizializzarlo e a leggerne la condizione attraverso segnali luminosi.
Non si tratta ancora di un sensore competitivo con i migliori sistemi quantistici in diamante, ma il vantaggio è unico: può essere geneticamente codificato all’interno delle cellule, aprendo la strada a sensori quantistici capaci di osservare la materia vivente dall’interno.
Secondo i ricercatori, questo strumento potrebbe permettere in futuro di osservare in tempo reale fenomeni fondamentali come il ripiegamento delle proteine o le prime fasi di malattie degenerative. In prospettiva, le proteine-qubit potrebbero persino consentire la nascita di una sorta di risonanza magnetica quantistica su scala nanometrica, in grado di offrire immagini dettagliatissime della struttura atomica delle cellule.
“Non abbiamo provato a forzare un sensore quantistico artificiale in un contesto biologico”, ha spiegato David Awschalom, tra i responsabili del progetto, “ma abbiamo scelto di partire dalla biologia stessa per costruire un qubit.” Per il co-investigatore Peter Maurer, questa innovazione introduce “un approccio radicalmente diverso al design dei materiali quantistici”.
Il dottorando Benjamin Soloway, parte del team, ha sottolineato come ci troviamo davanti a un momento di svolta: il confine tra fisica quantistica e biologia si sta dissolvendo.
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