Pierwszy dowód uwikłania w fotosyntezę

Fizyków fascynuje splątanie, dziwne zjawisko kwantowe, w którym różne obiekty dzielą to samo istnienie, niezależnie od odległości między nimi. Jednak w swoim dążeniu do badania i wykorzystywania splątania do przetwarzania informacji fizycy odkryli, że jest ono delikatne i łatwe do zniszczenia. Ta kruchość wydaje się poważnie ograniczać możliwości wykorzystania splątania.

Ale nowe, mocniejsze oblicze splątania zaczyna wyłaniać się z innych rodzajów eksperymentów. Na przykład fizycy odkryli niedawno sygnaturę splątania w stanach termicznych materiałów sypkich w niskich temperaturach. Ma to ogromne implikacje dla systemów biologicznych: jeśli splątanie jest silniejsze niż myśleliśmy, jaką rolę może odgrywać w żywych organizmach?

Teraz zaczynamy się dowiadywać. Odpowiedź zaczyna się pojawiać przy pierwszej rygorystycznej ocenie ilościowej splątania w systemie biologicznym. Naukowcy z różnych instytucji w Berkeley California wykazali, że cząsteczki biorące udział w fotosyntezie mogą pozostać zaplątane nawet w zwykłych temperaturach atmosferycznych.

Dowody pochodzą ze szczegółowych badań molekuł światłoczułych zwanych chromoforami, które zbierają światło w procesie fotosyntezy.

Różne badania wykazały, że w kompleksach zbierających światło chromofory mogą dzielić spójnie zdelokalizowane stany elektronowe. K. Birgitta Whaley z Berkeley Center for Quantum Information and Computation i koledzy twierdzą, że może się to zdarzyć tylko wtedy, gdy chromofory są splątane.

Wskazują, że cząsteczki te nie wykorzystują splątania. Zamiast tego jej obecność jest tylko konsekwencją spójności elektronicznej.

To duże twierdzenie, które opiera się nieco na poszlakach. Ważne będzie, aby uzyskać potwierdzenie tych pomysłów, zanim będą mogły stać się głównym nurtem.

Niemniej jednak, jeśli to prawda, odkrycie to ma ogromne implikacje. Po pierwsze, biolodzy mogliby wykorzystać to splątanie, aby dokonać znacznie dokładniejszych pomiarów tego, co dzieje się wewnątrz molekuł podczas fotosyntezy, korzystając z różnych technik metrologii kwantowej, które opracowali fizycy.

Jeszcze bardziej ekscytująca jest możliwość wykorzystania tych molekuł do kwantowego przetwarzania informacji w temperaturze pokojowej. Wyobraź sobie fotosyntetyczne komputery kwantowe!

A poza tym jest pytanie, którego Whaley i spółka całkowicie unikają. Jeśli splątanie odgrywa rolę w fotosyntezie, to dlaczego nie również w innych ważnych organach biologicznych? Czy ktoś myśli o narządzie, w którym splątanie może się przydać?

Nr ref.: arxiv.org/abs/0905.3787 : Splątanie kwantowe w fotosyntetycznych kompleksach gromadzących światło

ukryć