นักวิทยาศาสตร์พยายามควอนตัมพัวพันกับ Tardigrade
เมื่อเร็ว ๆ นี้กลุ่มนักฟิสิกส์ได้วางสัตว์ขนาดเล็กที่เรียกว่า tardigrade ลงบน qubit ที่มีตัวนำยิ่งยวดในความพยายามที่จะผสมผสานอาณาจักรของควอนตัมและกลศาสตร์คลาสสิก นักวิจัยให้เหตุผลว่า tardigrade นั้นเข้าไปพัวพันกับระดับควอนตัม แต่นักวิทยาศาสตร์บางคนกล่าวว่าคำกล่าวอ้างของทีมมีมากกว่าสิ่งที่พวกเขาทำได้จริง
ผลลัพธ์ไม่ได้เผยแพร่ในวารสาร แต่ขณะนี้โฮสต์อยู่บนเซิร์ฟเวอร์การพิมพ์ล่วงหน้า arXiv
“ฉันคิดว่ามันเจ๋งมากที่จะเริ่มคิดเกี่ยวกับการเชื่อมต่อสิ่งของควอนตัมและชีววิทยา แต่ด้วยการอ้างสิทธิ์ที่ถูกต้อง” Claire Aiello วิศวกรควอนตัมที่ UCLA กล่าวในการโทรศัพท์ “ฉันไม่คิดว่าการทดลองนี้เข้าข่ายควอนตัมชีววิทยา” บน Twitter นักฟิสิกส์ Ben Brubaker มีการวิพากษ์วิจารณ์คล้ายกัน
การพัวพันกันของ ควอนตัม เป็นปรากฏการณ์ของอนุภาคตั้งแต่สองตัวขึ้นไปที่กำหนดคุณสมบัติของกันและกัน อนุภาคที่พัวพันกันในเชิงควอนตัมนั้นต้องพึ่งพาอาศัยกัน การรู้อะไรบางอย่างเกี่ยวกับอนุภาคหนึ่งจะบอกคุณบางอย่างเกี่ยวกับอีกอนุภาคหนึ่ง และนั่นก็จะยังคงเป็นความจริงแม้ว่าอนุภาคจะถูกแยกจากกันเป็นระยะทางหลายพันล้านไมล์ การพัวพันเกิดขึ้นตามธรรมชาติ แต่สำหรับมนุษย์ที่จะสังเกตและเข้าใจกลศาสตร์ควอนตัมได้ดีขึ้น จะต้องเหนี่ยวนำให้เกิดในการตั้งค่าห้องแล็บ
tardigrade เรียกอีกอย่างว่าหมีน้ำหรือลูกหมูตะไคร่น้ำเป็นสัตว์ตัวเล็ก ๆ ที่ดูเหมือนเป็นลูกผสมระหว่างหนอนผีเสื้อกับมิชลินแมน Tardigrades เป็นextremophiles ซึ่งหมายความว่าพวกเขาสามารถต้านทานและเจริญเติบโตในสภาพแวดล้อมที่สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ไม่สามารถทำได้รวมถึง สูญญากาศ ของอวกาศ
นักวิจัยในสิงคโปร์ เดนมาร์ก และโปแลนด์ เลือกทาร์ดิเกรดเพื่อพยายามพัวพันเนื่องจากความสามารถในการเข้าสู่โหมดไฮเบอร์เนตเป็นเวลานานเพื่อทนต่อสิ่งต่างๆ เช่น ความร้อนที่แผดเผา ความเย็นเยือกแข็ง ความกดอากาศสูงเป็นพิเศษ และรังสีไอออไนซ์ในระดับสูง การจำศีลนี้เรียกว่า cryptobiosis สัตว์จะผึ่งให้แห้ง ระบายความชื้นออกจากร่างกาย และฟื้นคืนชีพได้ก็ต่อเมื่อสภาวะต่างๆ จัดการได้ดีขึ้นเท่านั้น
“ปัญหาหลักคือระบบที่เราควบคุมได้ดีในระดับควอนตัมนั้นแยกออกจากสิ่งแวดล้อมได้ดีและมีพลังงานต่ำมาก กล่าวคือ เย็นจัดมาก” Rainer Dumke ผู้เขียนร่วมการศึกษา นักฟิสิกส์จาก Nanyang Technological University กล่าว ในสิงคโปร์ในอีเมล “เราต้องหาระบบควอนตัมที่เหมาะสม แต่ยังต้องมีรูปแบบชีวิตที่เหมาะสมด้วย”
ทีมงานได้นำเรื่องที่มีชีวิต ( Ramazzottius varieornatus ที่เก็บรวบรวมมาจากรางน้ำของเดนมาร์กเมื่อปี 2018) มาไว้ในระบบ cryptobiosis เมื่อพวกเขาอยู่ในสถานะนั้น นักวิจัยได้วาง tardigrades (หนึ่งตัวในแต่ละการทดลอง) บน qubit ตัวนำยิ่งยวด ซึ่งเป็นควอนตัมบิต ซึ่งแตกต่างจากบิตการคำนวณทั่วไป สามารถแสดง 0 หรือ 1 พร้อมกันได้ พวกเขารายงานว่า tardigrades ร่วมกับ qubit โดยอิงจากการเปลี่ยนแปลงความถี่เรโซแนนซ์ของระบบ (ความถี่ที่วัตถุสั่นสะเทือนอย่างเป็นธรรมชาติอย่างตื่นเต้นที่สุด) และวางตำแหน่งว่าระบบ tardigrade-qubit ที่รวมกันนั้นพัวพันกับ qubit ที่สองที่อยู่ติดกัน qubits เหล่านั้นนั่งเคียงข้างกันบนชิปซิลิกอนที่ใหญ่กว่า
แต่นักวิทยาศาสตร์ภายนอกต่างสงสัยว่าการทดลองแสดงการพัวพันของควอนตัมจริงๆ Douglas Natelson นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยไรซ์ในเท็กซัสเขียนในบล็อกโพสต์ว่าการเปลี่ยนแปลงความถี่เรโซแนนซ์นั้น "ไม่เข้าไปพัวพันในความหมายที่มีความหมายใดๆ" และ "tardigrade จะไม่พันกับ qubits มากไปกว่าชิปซิลิกอนพื้นฐาน ”
Aiello กล่าวว่าชีววิทยาควอนตัมวัด "องศาความเป็นอิสระทางกลของควอนตัมภายในที่มีอยู่ในชีววิทยา"; กล่าวคือ พลวัตภายในที่กำหนดพฤติกรรมควอนตัมในสิ่งมีชีวิต (ตัวอย่างเช่น นักวิจัยบางคนคิดว่านกใช้กลศาสตร์ควอนตัม เพื่อดูสนามแม่เหล็กที่ช่วยนำทาง) ทีมวิจัยล่าสุดไม่ได้ทำอย่างนั้น ตามที่ Aiello กล่าว แต่พวกเขาสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงในความถี่เรโซแนนซ์ของ qubit ที่ tardigrade วางไว้ แต่ไม่ได้วัดคุณสมบัติของ tardigrade โดยไม่คำนึงถึงปฏิสัมพันธ์กับ qubit การทดลองไม่มีมาตรการที่จะยืนยันว่าการพัวพันเกิดขึ้นเมื่อเทียบกับผลกระทบอื่น Aiello กล่าว เธอแย้งว่าชื่อบทความ - "การพัวพันระหว่าง qubits ตัวนำยิ่งยวดและ tardigrade" - ทำให้เข้าใจผิดและปฏิสัมพันธ์ระหว่าง tardigrade และ qubit อาจเป็นเอฟเฟกต์คลาสสิกมากกว่าที่จะเป็นควอนตัม
“ข้อวิพากษ์วิจารณ์อย่างหนึ่งคือเราไม่ได้สร้างสิ่งกีดขวางที่เป็นประโยชน์ ซึ่งสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ ตัวอย่างเช่น สำหรับการคำนวณ” Dumke กล่าว “นี่เป็นเรื่องจริง เนื่องจากเราไม่สามารถวัดระบบ tardigrade ได้ด้วยตัวเอง แต่วัดจากระบบคู่เท่านั้น” เขาเสริมว่าการวัด tardigrade เพียงอย่างเดียว "อยู่เหนือความสามารถทางเทคโนโลยีของเราในปัจจุบัน แต่แน่นอนว่าเป็นสิ่งที่เราวางแผนจะทำในอนาคต"
ควอนตัมเข้าไปพัวพันกับ tardigrade (ซึ่งถึงแม้จะเล็ก แต่ก็ใหญ่กว่าอะตอมมาก) จะเป็นการก้าวกระโดดครั้งใหญ่สำหรับสนามนี้ อนุภาค เช่น โฟตอนและอะตอมจะพันกันอย่างสม่ำเสมอ แต่การที่จะมีขนาดใหญ่กว่านั้นถือเป็นความท้าทายอย่างต่อ เนื่อง ในปี 2550 มีความตื่นเต้นมากมายที่ความเป็นไปได้ที่การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นผลมาจากปรากฏการณ์ควอนตัม แต่การศึกษาในปี 2020 ระบุ ว่าไม่น่าจะเป็นเช่นนั้น ก่อนหน้านั้น แบคทีเรียแสดงให้เห็นถึงพฤติกรรมควอนตัม แต่ถึงกระนั้น ยังไม่มีงานใดที่แสดงให้เห็นระบบควอนตัมที่ทำงานในระดับมหภาคดังกล่าว
