Tendencias21

El entrelazamiento cuántico funciona también en sistemas biológicos

Investigadores norteamericanos han comprobado por vez primera que el entrelazamiento cuántico funciona también en un sistema biológico. Entrelazaron la polaridad de dos fotones liberados por una proteína y al separarlos mostraban la misma polarización. El descubrimiento abre la puerta a ordenadores cuánticos construidos sobre base biológica y nuevos territorios a la investigación sobre los sistemas vivos.

El entrelazamiento cuántico funciona también en sistemas biológicos

Investigadores de la Northwestern University han creado por primera vez un entrelazamiento cuántico en un sistema biológico y comprobado que la mecánica cuántica, efectivamente, desempeña un papel importante en la biología, tal como había anticipado hace casi 75 años el Premio Nobel de Física Erwin Schrödinger. Los resultados se publican en Nature Communications.

El entrelazamiento cuántico es uno de los fenómenos más desconcertantes de la mecánica cuántica. Cuando dos partículas, como los átomos, los fotones o los electrones, se entrelazan, experimentan un vínculo inexplicable que se mantiene incluso si las partículas están en lados opuestos del universo.

Mientras están entrelazadas, el comportamiento de las partículas está ligado entre sí. Si se encuentra una partícula girando en una dirección, por ejemplo, entonces la otra partícula cambia instantáneamente su giro para alinearse con ella, siguiendo el comportamiento propio del entrelazamiento cuántico.

El estudio se basó en la así llamada proteína verde fluorescente, producida por la medusa Aequorea victoria, que emite fluorescencia en la zona verde del espectro visible. El gen que codifica esta proteína está aislado y se utiliza habitualmente en biología molecular como marcador.

Los investigadores consiguieron entrelazar la polaridad de dos de los fotones liberados por esta proteína y al medir el estado de ambos fotones, una vez separados, obtuvieron siempre el mismo resultado.

Fotones de una proteína entrelazados

De esta forma consiguieron comprobar por primera vez que los sistemas cuánticos entrelazados funcionan también teniendo como base un sustrato biológico, en este caso una proteína.

Además, descubrieron que la estructura de la proteína evita que el entrelazamiento cuántico se pierda por su interacción con el medio, una dificultad con la que se encuentra el entrelazamiento cuántico de partículas materiales, no de procedencia biológica.

«Cuando medí la polarización vertical de una partícula, sabíamos que sería lo mismo en la otra», explica en autor principal de esta investigación, Prem Kumar, en un comunicado. «Si medimos la polarización horizontal de una partícula, podemos predecir la polarización horizontal en la otra partícula. Creamos un estado entrelazado que se correlacionó  todas las posibilidades simultáneamente».

El entrelazamiento cuántico implica que cualquier medición realizada en la primera partícula proporciona información sobre el resultado de la medición de la segunda partícula. Gracias a esta investigación, este principio se ha comprobado por primera vez en el campo de la biología.

Aplicaciones biológicas

Ahora que han demostrado que es posible crear enredos cuánticos a partir de partículas biológicas, Kumar y su equipo planean crear un sustrato biológico de partículas entrelazadas, que podría usarse para construir un ordenador cuántico. Luego, buscarán entender si un sustrato biológico funciona de manera más eficiente que uno sintético.

Los autores de esta investigación pretenden también aprovechar las características y potencialidades del entrelazamiento cuántico para aplicaciones en biología porque estos estados cuánticos permiten aplicaciones que de otro modo serían imposibles.

Creen que el nuevo descubrimiento abrirá las puertas para la explotación de herramientas biológicas basadas en la mecánica cuántica y en las comunicaciones cuánticas: debido a que las partículas pueden comunicarse entre sí sin cables, podrían usarse para enviar mensajes seguros en el seno de sistemas biológicos.

«Otros investigadores han intentado entrelazar un conjunto cada vez mayor de átomos o fotones para desarrollar sustratos sobre los cuales diseñar y construir un ordenador cuántico», explica Kumar. «Mi laboratorio se está preguntando si podemos construir estas máquinas en un sustrato biológico», concluye.

El entrelazamiento cuántico ha sido objeto de otros importantes descubrimientos recientemente. Se ha comprobado que funciona a 1.400 kilómetros de distancia e incluso bajo el agua, así como que es capaz de generar al menos 100 dimensiones cromáticas. Asimismo, se ha comprobado que los electrones entrelazados se comunican entre sí a una velocidad superior a la de la luz,  que el caos clásico y el entrelazamiento cuántico están relacionados o que el espacio-tiempo emerge del entrelazamiento cuántico.

Referencia

Generation of photonic entanglement in green fluorescent proteins. Nature Communications 8, Article number: 1934 (2017). doi:10.1038/s41467-017-02027-9 

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Descubren cómo evolucionaron las plantas para colonizar la Tierra hace más de 500 millones de años 18 febrero, 2022
    Investigadores de dos universidades británicas analizaron una gran cantidad de datos genéticos antiguos y actuales de especies vegetales, para descubrir cómo las primeras plantas en la Tierra desarrollaron los mecanismos utilizados para controlar el agua y “respirar” en el planeta, hace más de 500 millones de años. 
    Pablo Javier Piacente
  • Los planetas con vida podrían desarrollar una mente propia 18 febrero, 2022
    Un grupo de científicos sostiene que los planetas con vida funcionarían como "cerebros" integrados por múltiples sistemas interactuantes que, en una fase superior de desarrollo, coordinarían al planeta en la búsqueda de un bien común para todas las formas de vida.
    Pablo Javier Piacente
  • La dilatación del tiempo se produce también a escala milimétrica 18 febrero, 2022
    La dilatación del tiempo prevista por la relatividad general se ha medido por primera vez a escala milimétrica y se ajusta a las previsiones de Einstein: dos relojes atómicos, separados entre sí un milímetro, giran a distintas velocidades.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • Crean en laboratorio extraños "muros cuánticos" con insólitos comportamientos 17 febrero, 2022
    Cuando los átomos se agrupan respetando determinadas condiciones, crean “muros cuánticos” dentro de una estructura determinada. En ese sector, parecen seguir nuevas leyes de la física que van en sentido contrario a su comportamiento convencional: al unirse, las partículas actúan juntas como un colectivo y siguen las reglas de la mecánica cuántica.
    Pablo Javier Piacente
  • Descubren un gigantesco agujero negro oculto tras un anillo de polvo cósmico 17 febrero, 2022
    Un grupo de astrónomos ha observado una nube de polvo cósmico en el centro de la galaxia Messier 77, que oculta un agujero negro supermasivo: el descubrimiento confirma las predicciones hechas hace unos 30 años y brinda a los científicos una nueva perspectiva de los núcleos galácticos activos. Estas estructuras son parte de los objetos […]
    Pablo Javier Piacente
  • Descubren la mayor radiogalaxia del universo a 3.000 millones de años luz de nosotros 17 febrero, 2022
    Los astrónomos han descubierto a solo 3.000 millones de años luz de nosotros la mayor galaxia del universo, con 16 millones de años luz de largo. Seguramente se originó por un colosal agujero negro supermasivo. Su existencia suscita muchos interrogantes.
    Redacción T21
  • Observan por primera vez el efecto búmeran cuántico 17 febrero, 2022
    Investigadores de la Universidad de California han comprobado por primera vez el efecto búmeran cuántico, que se produce en materiales desordenados condicionando su conductividad. El resultado potencia su aplicación en sistemas multidimensionales.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • La Tierra nació con el agua que hoy tenemos 16 febrero, 2022
    Los cuerpos que al colisionar en el llamado “Gran Impacto” dieron lugar a la Tierra actual y a la Luna, ya disponían de la mayoría del agua y otros elementos volátiles que hoy pueden encontrarse en nuestro planeta. Al mismo tiempo, el aporte desde fuentes externas como meteoritos o asteroides parece ser mínimo.
    Pablo Javier Piacente
  • Ni rastro de vida inteligente en el centro de la Vía Láctea 16 febrero, 2022
    Los astrónomos escanearon el centro de la Vía Láctea en busca de signos de civilizaciones inteligentes y no encontraron nada más que silencio, según un nuevo estudio. La búsqueda estuvo dirigida a 144 sistemas de exoplanetas, pero también completó una requisa más amplia de más de 3 millones de estrellas hacia el centro galáctico y […]
    Pablo Javier Piacente
  • Usan pequeños remolinos magnéticos para generar verdaderos números aleatorios 16 febrero, 2022
    Una nueva investigación ha utilizado las propiedades magnéticas de una partícula hipotética para generar eficientemente 10 millones de números verdaderamente aleatorios por segundo, útiles en criptografía y computación probabilística.
    Brown University/T21