Des scientifiques ont essayé d'enchevêtrer quantique un tardigrade
Un groupe de physiciens a récemment placé un animal microscopique connu sous le nom de tardigrade sur un qubit supraconducteur, dans une tentative de mêler les domaines de la mécanique quantique et classique. Les chercheurs affirment que le tardigrade était intriqué à un niveau quantique, mais certains scientifiques affirment que les affirmations de l'équipe vont au-delà de ce qu'elles ont réellement réalisé.
Les résultats ne sont pas publiés dans une revue mais sont actuellement hébergés sur le serveur de prépublication arXiv.
«Je pense que c'est très cool de commencer à penser à l'interface entre les choses quantiques et la biologie. Mais avec la bonne affirmation », a déclaré Claire Aiello, ingénieur quantique à UCLA, lors d'un appel téléphonique. "Je ne pense pas que l'expérience soit qualifiée de biologie quantique." Sur Twitter, le physicien Ben Brubaker avait des critiques similaires .
L'intrication quantique est le phénomène de deux particules ou plus définissant les propriétés l'une de l'autre. Les particules intriquées quantiquement sont interdépendantes - savoir quelque chose sur une particule vous dit quelque chose sur l'autre - et cela resterait vrai même si les particules étaient séparées par des milliards de kilomètres. L'enchevêtrement se produit naturellement, mais pour que les humains puissent l'observer et mieux comprendre la mécanique quantique, il doit être induit en laboratoire.
Un tardigrade, aussi appelé ours d'eau ou porcelet de mousse, est un petit animal qui ressemble à un croisement entre une chenille et le Bonhomme Michelin. Les tardigrades sont des extrêmophiles , ce qui signifie qu'ils peuvent résister et même prospérer dans des environnements que la plupart des organismes ne peuvent pas, y compris le vide de l'espace .
Les chercheurs, basés à Singapour, au Danemark et en Pologne, ont choisi un tardigrade pour essayer de s'emmêler en raison de sa capacité à entrer dans une longue hibernation pour résister à des choses comme la chaleur torride, le froid glacial, des pressions extraordinairement élevées et des niveaux élevés de rayonnement ionisant. Cette hibernation est appelée cryptobiose ; l'animal se dessèche, évacue l'humidité de son corps et ne se réanime que lorsque les conditions deviennent plus gérables.
"Le principal problème est que les systèmes que nous pouvons bien contrôler au niveau quantique sont bien isolés de l'environnement et à très basse énergie, en d'autres termes, extrêmement froids", a déclaré le co-auteur de l'étude Rainer Dumke, physicien à l'Université technologique de Nanyang. à Singapour, dans un e-mail. "Il fallait trouver le bon système quantique mais aussi une forme de vie adaptée."
L'équipe a mis ses sujets vivants ( Ramazzottius varieornatus, collecté dans une gouttière danoise en 2018) en cryptobiose. Une fois dans cet état, les chercheurs ont placé les tardigrades (un dans chaque cycle expérimental) sur un qubit supraconducteur, un bit quantique qui, contrairement à un bit informatique ordinaire, peut représenter 0 ou 1 simultanément. Ils ont rapporté que les tardigrades étaient couplés au qubit, sur la base d'un changement de la fréquence de résonance du système (la fréquence à laquelle un objet vibre naturellement le plus avec excitation), et postulent que le système combiné tardigrade-qubit était enchevêtré avec un deuxième qubit adjacent. Ces qubits étaient assis côte à côte sur une puce de silicium plus grande.
Mais les scientifiques extérieurs étaient sceptiques quant au fait que l'expérience montrait vraiment un enchevêtrement quantique. Douglas Natelson, physicien à l'Université Rice au Texas, a écrit dans un article de blog que le changement de fréquence de résonance n'était "pas un enchevêtrement dans un sens significatif" et que "le tardigrade n'est pas plus enchevêtré avec les qubits que la puce de silicium sous-jacente ne l'est". .”
Aiello a déclaré que la biologie quantique mesure les "degrés de liberté mécaniques quantiques endogènes qui existent en biologie" ; en d'autres termes, la dynamique interne qui définit le comportement quantique des êtres vivants. (Par exemple, certains chercheurs pensent que les oiseaux utilisent la mécanique quantique pour voir les champs magnétiques qui les aident à naviguer.) La récente équipe de recherche n'a pas fait cela, selon Aiello. Au lieu de cela, ils ont noté un changement dans la fréquence de résonance du qubit sur lequel le tardigrade était placé, mais n'ont pas mesuré les propriétés du tardigrade indépendamment de son interaction avec le qubit. L'expérience manquait d'une mesure qui confirmerait que l'enchevêtrement se produisait par opposition à un autre effet, a déclaré Aiello. Elle a fait valoir que le titre de l'article - "Enchevêtrement entre des qubits supraconducteurs et un tardigrade" - était trompeur et que l'interaction entre le tardigrade et le qubit aurait pu être un effet classique plutôt que quantique.
"L'une des critiques était que nous n'avions pas produit d'intrication utile, qui puisse être exploitée, par exemple, pour l'informatique", a déclaré Dumke. "C'est vrai, puisque nous ne sommes pas en mesure de mesurer le système tardigrade seul mais uniquement le système couplé." Il a ajouté que la mesure du tardigrade seul "dépasse nos capacités technologiques actuelles, mais c'est certainement quelque chose que nous prévoyons d'essayer de faire à l'avenir".
L'enchevêtrement quantique d'un tardigrade (qui, bien que minuscule, est beaucoup plus gros qu'un atome) serait un énorme bond en avant pour le domaine. Des particules comme les photons et les atomes sont régulièrement enchevêtrées, mais aller plus loin que cela est un défi permanent . En 2007, il y a eu une vague d'excitation quant à la possibilité que la photosynthèse soit le résultat de phénomènes quantiques, mais une étude de 2020 a postulé que ce n'était probablement pas le cas. Avant cela, les bactéries montraient des indices de comportement quantique . Mais même ainsi, aucun travail n'a encore démontré que des systèmes quantiques fonctionnent à de telles échelles macroscopiques.
