Los físicos de la Universidad de Warwick han desarrollado una nueva prueba para detectar dónde ha evolucionado en la naturaleza la capacidad de explotar el poder de la mecánica cuántica.

La prueba identifica un sello revelador de coherencia cuántica, clasificar las propiedades de las partículas en un estado cuántico que interactúan con un entorno del mundo real. La prueba debería permitir a los científicos cuantificar y rastrear la coherencia cuántica en el mundo natural mediante experimentos de laboratorio.

Publicado esta semana en la revista Revisión física A , el trabajo teórico podría conducir a experimentos que ayuden a resolver el debate sobre si los procesos biológicos explotan la mecánica cuántica en su beneficio, y si la evolución podría proporcionarnos una plantilla para tecnologías cuánticas como las computadoras, sensores y fuentes de energía.

Las partículas microscópicas en estado cuántico son muy difíciles de detectar, ya que el acto de observarlas cambia su estado. Estas partículas furtivas pueden existir en muchas ubicaciones o configuraciones simultáneamente, una característica conocida como coherencia cuántica.

El efecto sustenta tecnologías como las computadoras cuánticas, sensores cuánticos y sistemas de comunicación cuántica, que utilizan sistemas ordenados aislados del resto del mundo. Sin embargo, Si la coherencia cuántica existe en el mundo real más ruidoso y desordenado es más difícil de identificar.

La prueba implica un procedimiento para destruir la coherencia cuántica, y luego observar el cambio en mediciones posteriores. Cuando se observe un impacto considerable, los científicos pueden demostrar que debe haber habido coherencia cuántica en el sistema. El nuevo trabajo aclara las posibles excepciones a esta conclusión, que dependen de la rapidez con que el procedimiento especial pueda destruir la coherencia.

Dr. George Rodilla, 1851 Investigador de la Comisión Real del Departamento de Física de la Universidad, dijo:"Demostrar la presencia de coherencia cuántica en un sistema biológico constituiría un cambio de paradigma, lejos de la idea de que solo los humanos tienen la capacidad de diseñar sistemas capaces de exhibir y explotar la coherencia cuántica. También sería un paso hacia el experimento mental del gato de Schroedinger, donde un organismo vivo se coloca en un estado en el que se encuentra, cuántica coherentemente, tanto muertos como vivos ".

El coautor, el Dr. Animesh Datta, dijo:"Los resultados de esta prueba serán valiosos para mejorar nuestra comprensión de cómo funcionan la química y la biología, y puede permitirnos responder a la pregunta de si la física cuántica ha desempeñado un papel en los procesos evolutivos ".

Según la física cuántica, una partícula, como uno que lleva energía en un organismo fotosintético, puede viajar a lo largo de múltiples vías diferentes entre una entrada y una salida. La energía transportada por la partícula podría perderse en cualquier momento después de su creación. Si la partícula se mueve hacia su destino más rápido, hay una menor probabilidad de pérdida y se podría lograr una mayor eficiencia.

La coherencia permite la interferencia entre las dos vías, permitiendo que la partícula viaje más lejos en promedio de lo que podría de otra manera durante el mismo período de tiempo. Esto sugiere que los efectos cuánticos podrían haber prestado una ventaja evolutiva a aquellos organismos adaptados para explotarlos.

El Dr. Knee agregó:"Las posibilidades son tentadoras:si nuestra prueba propuesta se llevara a cabo en un sistema biológico, y devolvió un resultado positivo, podríamos aprender los principios de diseño de ingeniería cuántica de la naturaleza. Entonces podríamos intentar crear tecnologías biomiméticas que sean más robustas y quizás incluso más poderosas que la generación actual de tecnologías cuánticas, que se basan casi exclusivamente en sistemas altamente aislados. Si pudiéramos impulsar la recolección de luz artificial, como en una celda solar, por ejemplo, habría un gran potencial para proporcionar asequibles, energía renovable."