Медузы подарили квантовой науке новый инструмент — но главная особенность белков до сих пор пугает
Квантовые технологии уже давно обещают изменить мир, но до сих пор они редко пересекались с живой материей. Исследователи Чикагского университета совершили шаг, который может сблизить эти области: они создали первые биологические кубиты, используя светящиеся белки, которые производят морские организмы.
В чём суть открытия
Команда показала, что флуоресцентные белки, изначально встречающиеся в медузах и кораллах, можно превратить в функциональные квантовые биты. Это открывает дорогу к созданию сенсоров, способных отслеживать процессы внутри клеток с высокой точностью.
Как это работает
В основе эксперимента лежит жёлтый флуоресцентный белок EYFP. Его молекулы обладают триплетным состоянием, что позволяет формировать квантовую суперпозицию. В лаборатории удалось удерживать её около 16 микросекунд.
Управление происходило с помощью конфокального микроскопа и лазерных импульсов: именно они инициировали и считывали спиновое состояние белка.
Где тестировали
Исследования проводились как на очищенном белке, так и в живых системах: в клетках человеческой почки и бактериях Escherichia coli.
Плюсы и минусы
| Плюсы | Минусы |
| Возможность изучать процессы в живых клетках | Нужны сверхнизкие температуры |
| Новый тип квантовых сенсоров | Быстрый коллапс состояния при комнатной температуре |
| Совместимость с биологией | Пока меньшая чувствительность, чем у полупроводников |
Сравнение
| Подход | Особенность |
| Алмазные дефекты | Высокая чувствительность, но несовместимы с клетками |
| Полупроводниковые сенсоры | Эффективны, но трудно использовать в живых организмах |
| Биологические кубиты | Совместимы с клетками, но пока нестабильны |
Советы шаг за шагом
-
Использовать белки с флуоресцентными свойствами.
-
Контролировать процесс через лазеры и микроскопию.
-
Работать при охлаждении до температуры жидкого азота.
-
Тестировать и в изолированных белках, и в живых клетках.
Мифы и правда
• Миф: квантовые эффекты невозможны в живых клетках.
Правда: эксперимент показал обратное.
• Миф: биологические системы не подходят для квантовой сенсорики.
Правда: первые кубиты уже созданы именно на их основе.
• Миф: для квантовых сенсоров нужны только полупроводники.
Правда: белки открывают новый путь.
FAQ
Как выбрать платформу для квантовых сенсоров?
Если нужна чувствительность — алмазные дефекты, если совместимость с клетками — биологические кубиты.
Сколько длится квантовое состояние в белках?
Около 16 микросекунд в условиях эксперимента.
Что лучше для биологии — полупроводники или белки?
Белки безопаснее и естественнее для живых систем, но пока менее стабильны.
Ошибка → Последствие → Альтернатива
• Ошибка: использовать классические квантовые платформы в живых клетках.
→ Последствие: несовместимость и сильный "шум".
→ Альтернатива: работать с природными белками.
• Ошибка: игнорировать охлаждение.
→ Последствие: быстрое разрушение суперпозиции.
→ Альтернатива: использовать криогенные условия.
А что если…
Если удастся повысить стабильность кубитов при комнатной температуре, то медицина получит уникальный инструмент: от диагностики заболеваний на клеточном уровне до создания новых квантовых материалов.
Подписывайтесь на Moneytimes.Ru
