Учёные создали первый в мире квантовый кубит на основе живого белка

Автоматически добавлена на сайт: 23 авг 2025, 00:24



Учёные из Чикагского университета и их коллеги реализовали новый, оптически управляемый спиновый кубит — не на твёрдом материале, как в алмазах или полупроводниках, а на генетически кодируемом флуоресцентном белке EYFP. В этом белке удалось создать двухуровневую квантовую систему, использующую одно из долгоживущих состояний молекулы — триплетное состояние — в котором можно управлять спином электронов. В работе использовался усовершенствованный вариант белка EYFP, хорошо известного в клеточной биологии как безопасная и яркая светящаяся метка. Белок инициализировали коротким синим лазерным импульсом, который переводил его в возбужденное синглетное состояние; часть молекул переходила затем в триплет — долгоживущее состояние с определённой ориентацией спина. Для считывания информации из этого кубита применяли инфракрасный импульс (912 нм), который «открывал» триплет для быстрого возвращения в нормальное состояние. В этот момент возникал сигнал задержанной флуоресценции, он был чётко отделён по времени и интенсивности от обычного свечения белка и позволял считывать спиновое состояние. Управлять спином внутри молекулы удалось с помощью ряда микроволновых последовательных сигналов, которые задают нужную конфигурацию. Таким образом авторы показали возможность целенаправленного управления и чтения квантового состояния в белковой молекуле. Источник: Jason Smith В ряде лабораторных опытов при температуре около 80 К удалось получить разницу сигнала между двумя спиновыми уровнями до 20% по одному направлению и 10% по другому. Когерентность, то есть время, в течение которого кубит хранит квантовую информацию, при специальных последовательностях управления достигала 16 микросекунд — это в 15 раз больше, чем при простейших схемах. Время релаксации (T1), — возвращения в исходное состояние, составило 141 микросекунду. Эти значения доказывают: белковый кубит EYFP может работать достаточно стабильно для квантовых манипуляций на практике. Параметры разделения спиновых уровней в отсутствии поля (D и E), измеренные с помощью оптической спектроскопии ODMR, совпали с численными расчётами и составили 2,356 ГГц и 0,458 ГГц соответственно. Эти числа определяют, насколько сильно уровни энергии в молекуле отличаются друг от друга даже без внешнего воздействия. Особое внимание авторы уделили возможности применения белкового кубита внутри живых систем. В опытах с культурами клеток человека (HEK 293T) и бактериями E. coli удалось

ЗДЕСЬ МОЖЕТ БЫТЬ ВАША РЕКЛАМА

Разместить рекламу за 5 ₽/день