Ricercatori hanno trasformato cellule normali in processori quantistici
In una svolta innovativa, i ricercatori dell'Università di Chicago hanno ingegnerizzato proteine fluorescenti per farle funzionare come bit quantistici (qubit) all'interno delle cellule viventi. Questa scoperta pionieristica, pubblicata sulla prestigiosa rivista Nature, potrebbe aprire la strada a tecniche di misurazione estremamente sensibili nella ricerca di base e nella diagnostica medica.
Le proteine geneticamente modificate, note come EYFP, hanno uno stato tripletico stabile nei loro fluorofori, rendendole ideali per funzionare come qubit biologici. I ricercatori hanno manipolato queste proteine per comportarsi come i qubit in un computer quantistico, sottoponendole a impulsi laser superveloci che induscono stati di sovrapposizione.
Attaccando il qubit proteico alla proteina di destinazione e colpendolo con un laser, i ricercatori hanno creato una nano-sonda che rileva ciò che accade nella cellula a un livello senza precedenti. I modelli di pulsazione degli elettroni in EYFP forniscono informazioni su come si svolgono i processi cellulari.
Quando la sovrapposizione del qubit viene disturbata, il modello di disturbi traduce informazioni sul suo ambiente, come le anomalie causate da una mutazione. Ciò significa che i ricercatori possono inferire come si svolge un certo processo biologico, come appaiono le prime fasi di una malattia genetica o come le cellule rispondono a determinati trattamenti.
I qubit a base di proteine sono posizionati per trarre vantaggio dalle tecniche sia delle scienze dell'informazione quantistica che dell'ingegneria biologica, con potenziali possibilità di trasformazione in entrambi i campi. Tuttavia, è importante notare che la biologia e il calcolo quantistico sono famosi per il loro conflitto a causa della precisione richiesta per le operazioni di calcolo quantistico.
Nonostante questo ostacolo, le proteine ingegnerizzate possono mantenere la sovrapposizione e tenere traccia di qualsiasi anomalia all'interno della cellula, anche nell'ambiente caotico di una cellula vivente, dove gli enzimi catalizzano reazioni e gli organelli si spostano per svolgere i compiti.
Le proteine fluorescenti utilizzate in questo esperimento hanno il vantaggio di essere nano-sonde e indicatori che non richiedono coloranti per le osservazioni. Ciò potrebbe potenzialmente condurre a una rilevazione precisa delle malattie in futuro.
Elizabeth Rayne, una scrittrice i cui lavori sono apparsi in varie pubblicazioni, tra cui Popular Mechanics, Ars Technica e Live Science, spiega: "Questo breakthrough potrebbe rivoluzionare la nostra comprensione dei processi cellulari e aprire nuove vie per la diagnostica e i trattamenti medici".
I ricercatori hanno menzionato che l'evoluzione diretta su EYFP qubit potrebbe ottimizzare le sue proprietà ottiche e di spin e rivelare inattese intuizioni sulla fisica del qubit. Man mano che ci addentriamo in questo campo affascinante, è chiaro che le possibilità sono infinite.
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