Proteína de célula viva transformada em qubit pela primeira vez – promete computação quântica em temperatura ambiente

Enquanto cientistas debatiam a provável natureza quântica do pensamento humano, pesquisadores da Escola Pritzker de Engenharia Molecular da Universidade de Chicago (UChicago PME) fizeram uma descoberta surpreendente: transformaram uma proteína de uma célula viva em um qubit completo. E não são necessárias temperaturas ultrabaixas: a proteína demonstra propriedades quânticas à temperatura ambiente, como parte de um organismo vivo.

Fonte da imagem: AI generation Grok 3/3DNews

«”Estamos entrando em uma era em que a linha entre a física quântica e a biologia está começando a se confundir. É aqui que o avanço na ciência acontecerá”, disse um cientista que não participou dos experimentos.

Na verdade, os processos biológicos são essencialmente quânticos — assim como toda a física e química do Universo. Descobrir e usar as propriedades quânticas de partículas elementares ou macroestruturas é uma tarefa difícil para a ciência moderna. Até agora, os cientistas só conseguiam fazer isso em condições extremamente protegidas e em temperaturas ultrabaixas. Não porque seja impossível de outra forma, mas porque é mais fácil.

É claro que a descoberta e o uso de propriedades quânticas nas estruturas de células e organismos vivos é uma tarefa muito mais complexa. Mas os “quanta” estão lá, e isso nos permite avançar em direção a eles. E não estamos necessariamente falando de cálculos (embora a ideia de um computador quântico pareça interessante na minha cabeça).

A aplicação mais útil dos qubits “vivos” são sensores e diagnósticos. A ressonância magnética quântica revelaria mais segredos sobre a vida do que aprendemos até hoje. Por exemplo, o início de doenças poderia ser rastreado a partir do nível quântico, a organização mais sutil da matéria que a ciência moderna já alcançou. Por fim, é impossível incorporar um sensor feito de um qubit supercondutor em uma célula viva — ela deixaria de estar viva imediatamente.

No estudo, cientistas descobriram propriedades quânticas na proteína EYFP, ou proteína fluorescente amarela aprimorada. A EYFP é comumente usada em biologia como um marcador fluorescente para monitorar células. Durante experimentos com a EYFP, os cientistas registraram comportamentos quânticos que conseguiram ler e controlar.

Os estados quânticos da proteína foram lidos usando luz, como no caso dos qubits supercondutores clássicos, e controlados por radiação de micro-ondas, um dos métodos comuns para alternar estados quânticos. Os qubits da proteína demonstraram coerência – um estado de superposição e sua retenção. Além disso, a proteína exibiu propriedades quânticas não apenas na forma isolada, mas também em células vivas – o que não pode ser superestimado.

Os pesquisadores afirmam que os novos qubits de proteína ainda não são tão sensíveis quanto os melhores sensores quânticos atuais, geralmente feitos de diamante. Mas seu verdadeiro poder reside no fato de terem sido projetados pela natureza para atuar diretamente em células vivas.

A descoberta expande os horizontes das tecnologias quânticas, pois representa uma “abordagem radicalmente diferente para o desenvolvimento de materiais quânticos”. Sem mencionar as perspectivas de criação de sensores quânticos em organismos vivos.