«Вместо того, чтобы взять обычный квантовый датчик и попытаться замаскировать, чтобы внедрить в биологическую систему, мы решили изучить возможность использования самой биологической системы и ее превращения в кубит, — сказал Дэвид Авшалом из Университета Чикаго, один из руководителей проекта. — Использование природных ресурсов для создания мощных семейств квантовых датчиков — вот новое направление».

Генетически кодируемые флуоресцентные белки стали за последние 20 лет важнейшим инструментом клеточной биологии, позволяя ученым изучать процессы, происходящие внутри клеток. Превращение одного из этих белков в квантовый датчик позволяет проводить исследования биологических систем на еще более глубоком и точном уровне.

Живые клетки умеют создавать белковые кубиты и позиционировать их с атомарной точностью. Белковый кубит проявляет квантовое поведение, демонстрируя измеримые значения спиновой когерентности и магнитного резонанса в сложной, зашумленной клеточной среде. Более того, белковый кубит функционирует не только в чистых образцах, но и внутри живых клеток. Это значит, его можно использовать для создания квантовых датчиков.

Американские ученые смогли создать кубит, управлять им с помощью микроволн и считывать его состояние с помощью света.

Новые кубиты на основе белков пока не могут сравниться по чувствительности с лучшими современными квантовыми датчиками, которые обычно изготавливают на основе дефектов в кристаллической решетке алмазов. Но поскольку их можно генетически закодировать в живых системах, они обещают нечто гораздо более радикальное: возможность наблюдать за биологическими процессами на квантовом уровне, от сворачивания белков и активности ферментов до самых ранних признаков заболеваний.

Эти кубиты могут стать инструментом квантовой МРТ, раскрывая атомную структуру клеточных механизмов, и, скорее всего, найдут себе применение не только в биологии, но и в квантовых технологиях, говорится в пресс-релизе. Открытие ученых показывает новые пути создания квантовых датчиков внутри живых систем и радикально иной подход к разработке квантовых материалов.

В этом году, впервые в истории ученым удалось создать кубит из антиматерии и сохранить его когерентность в течение рекордных 50 секунд. Прорыв был достигнут в рамках эксперимента BASE учеными ЦЕРН.