Jak stworzyć kwantowe superpozycje żywych istot?

Jednym z wielkich wyzwań dla fizyków kwantowych jest znalezienie zachowania kwantowego w obiektach makroskopowych. Istnieją oczywiste przykłady zachowania kwantowego na dużą skalę, takie jak nadprzewodnictwo i nadciekłość, ale fizycy chcą więcej.

Po stworzeniu kwantowych superpozycji fotonów, elektronów, atomów, a nawet cząsteczek, jedną z obecnych obsesji jest stworzenie kwantowej superpozycji żywej istoty, takiej jak wirus. Pytanie brzmi, jak to zrobić i czy jest sens mówić, że te rzeczy w ogóle żyją.

To będzie trudny eksperyment. Ale dziś Oriol Romero-Isart z Max-Planck-Institut fur Quantenoptik w Niemczech i kilku kumpli sugeruje, że jest to osiągalne przy obecnej technologii i przedstawia wyzwania, z którymi trzeba będzie się zmierzyć, aby to osiągnąć.

Eksperyment będzie polegał najpierw na przechowywaniu wirusa w próżni, a następnie schłodzeniu go do podstawowego stanu mechaniki kwantowej w mikrownęce. Zastrzelenie wirusa laserem pozostawia go w superpozycji stanu podstawowego i wzbudzonego.

Działa to tylko wtedy, gdy wirus zachowuje się jak dielektryk, może przetrwać próżnię i wydaje się przezroczysty dla światła laserowego, które w przeciwnym razie rozerwałoby go na strzępy.

Na szczęście Romero-Isart i spółka twierdzą, że kilka wirusów pasuje do rachunku. Wiadomo, że pospolity wirus grypy jest w stanie przetrwać w próżni, wydaje się mieć wymagane właściwości dielektryczne i może być przezroczysty dla starannego doboru światła laserowego. Wirus mozaiki tytoniu, właściwie pręt dielektryczny, wygląda jak kolejny dobry kandydat.

Ale czy ma sens twierdzenie, że duża cząsteczka w stanie podstawowym jest w jakiś sposób żywa? Wystarczająco trudno jest teraz zdefiniować, co oznacza życie. Dodaj do tego superpozycję kwantową, a biolodzy, którzy rozważają te problemy, prawdopodobnie ulegną implozji.

Niemniej jednak wiele grup poszukuje obecnie możliwości tworzenia superpozycji takich rzeczy, jak maleńkie wsporniki i mikrolustra, więc wirusy z pewnością wyglądają na możliwe do osiągnięcia w najbliższej przyszłości. A poza tym, dlaczego nie większy organizm, taki jak niesporczak (lub niedźwiedź wodny), który może urosnąć do 1,5 mm długości.

Ale po co się męczyć? Przeprowadzenie eksperymentu Schrodingera z kotem byłoby zabawne (choć nie dla wirusa). Romero-Isart i koledzy idą dalej i twierdzą, że praca będzie eksperymentalnie odpowiadać na fundamentalne pytania, takie jak rola życia w mechanice kwantowej oraz różnice między interpretacjami wielu światów i kopenhaskimi. Być może.

Ale ich twierdzenie, że zajmie się również rolą świadomości w mechanice kwantowej, wydaje się krokiem za daleko (chociaż wirus grypy może błagać o inne).

Nr ref.: arxiv.org/abs/0909.1469 : W kierunku kwantowej superpozycji żywych organizmów

ukryć