Această descoperire, detaliată într-un articol publicat pe 20 august în revista Nature, ar putea accelera cercetarea biologică la cele mai mici scări. “Descoperirile noastre nu doar că deschid noi căi pentru senzoristica cuantică în sistemele vii, dar introduc și o abordare complet diferită pentru proiectarea materialelor cuantice,” a declarat Peter Maurer, co-investigator principal și profesor asistent de inginerie moleculară la UChicago.
Prin utilizarea proteinelor existente, deja folosite în microscopia celulară, cercetătorii au evitat necesitatea adaptării dispozitivelor cuantice existente pentru a funcționa în sisteme biologice. Astfel, în viitor, senzorii cuantici ar putea funcționa fără necesitatea răcirii extreme și a izolării, condiții normale pentru tehnologia cuantică.
Proteinele fluorescente absoarb fluoroforii – moleculele care emit lumină – și pot fi folosite ca qubiți datorită stării lor metastabile triplet, o stare în care moleculele absorb lumina și trec într-o stare excitată cu doi electroni de înaltă energie în spin paralel. Aceasta durează o perioadă scurtă înainte de a se descompune. În termeni mecanico-cuantici, molecula se află într-o suprapoziție de multiple stări simultan până când este observată direct sau perturbată de o interferență externă.
Pentru a exploata această descoperire, echipa a dezvoltat un microscop confocal personalizat – un sistem optic care folosește lumina laser pentru a produce imagini de înaltă rezoluție ale probelor biologice – pentru a aborda optic starea de spin a proteinelor fluorescente galbene îmbunătățite (EYFP) și a le utiliza ca qubiți în proteine purificate, în celule renale umane și în bacterii E.coli.