生物系統內創建出量子糾纏

2017-12-07 08:55:35|來源:科技日報|編輯:韓俁 |責編:韓俁

  據物理學家組織網5日報道,美國西北大學的科研團隊近日首次創建出來自生物系統的量子糾纏。研究人員表示,最新研究將促使科學家更好地理解生物學,也為生物學工具通過量子力學獲得新功能打開了大門。

  早在75年前,諾貝爾獎得主埃爾溫·薛定諤就好奇,量子力學在生物學領域是否也發揮作用?由美國能源部高級研究計劃局(DARPA)資助、電子工程學和電腦科學教授普瑞姆·庫瑪爾領導的團隊進行的最新研究表明,薛定諤問題的答案或許是肯定的。相關研究發表在5日出版的《自然·通信》雜誌上。

  量子糾纏是量子力學最重要、也最神秘的現象之一,是指粒子(原子、光子等)在由兩個或兩個以上粒子組成系統中相互影響的現象,這種影響不受距離的限制,即使兩個粒子分隔在直徑達10萬光年的銀河系兩端,一個粒子的變化仍會瞬間影響另外一個粒子,測量其中一個粒子,然後再測量另外一個粒子,兩個結果必定相互關聯。由於這些粒子可直接通信,因此,能用來發送安全的資訊,或幫助創建超快的“量子網際網路”。

  庫瑪爾團隊使用水母體內的綠色熒光蛋白(主要負責生物發光)進行了實驗,嘗試讓綠色熒光蛋白桶狀結構內的熒光分子生成的光子發生糾纏。通過一系列此類實驗,他們成功展示了光子對之間的偏振(偏振是光波的振動方向,光波能垂直、水準或者以任意角度發生偏振)糾纏,這意味著,光波的振動方向彼此關聯。庫瑪爾強調,熒光分子周圍的桶狀結構保護了糾纏免遭破壞。

  研究團隊計劃研製出一個由相互糾纏粒子組成的生物基座,他們認為這種基座或能用來建造量子機器。接下來,他們需要厘清生物基座的工作效率是否比合成基座的高。

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