Un grupo de físicos colocó recientemente al animal microscópico conocido como tardígrado en un qubit superconductor, en un intento de mezclar los reinos de la mecánica cuántica y clásica. Los investigadores argumentan que el tardígrado se entrelazó a nivel cuántico, pero algunos científicos dicen que las afirmaciones del equipo van más allá de lo que realmente lograron.
Los resultados no se publican en una revista, pero actualmente están alojados en el servidor de preimpresión arXiv.
“Creo que es genial comenzar a pensar en interconectar cosas cuánticas y biología. Pero con la afirmación correcta”, dijo Claire Aiello, ingeniera cuántica de la UCLA, en una llamada telefónica. “No creo que el experimento califique como biología cuántica”. En Twitter, el físico Ben Brubaker tuvo críticas similares.
El entrelazamiento cuántico es el fenómeno de dos o más partículas que definen las propiedades de cada una. Las partículas entrelazadas cuánticamente son interdependientes: saber algo sobre una partícula te dice algo sobre la otra, y eso seguiría siendo cierto incluso si las partículas estuvieran separadas por miles de millones de kilómetros. El entrelazamiento ocurre naturalmente, pero para que los humanos lo observen y comprendan mejor la mecánica cuántica, debe inducirse en entornos de laboratorio.
Un tardígrado, también llamado oso de agua, es un animal diminuto que parece un cruce entre una oruga y el Hombre Michelin. Los tardígrados son extremófilos, lo que significa que pueden resistir e incluso prosperar en entornos que la mayoría de los organismos no pueden, incluido el vacío del espacio.
Los investigadores, con sede en Singapur, Dinamarca y Polonia, eligieron un tardígrado para tratar de entrelazarse debido a su capacidad para entrar en una hibernación prolongada para soportar cosas como el calor abrasador, frío helado, presiones extraordinariamente altas y altos niveles de radiación ionizante. Esta hibernación se llama criptobiosis; el animal se seca, eliminando la humedad de su cuerpo, y solo se reanima cuando las condiciones se vuelven más manejables.
“El principal problema es que los sistemas que podemos controlar bien a nivel cuántico están bien aislados del medio ambiente y con energías muy bajas, en otras palabras, extremadamente fríos”, dijo el coautor del estudio Rainer Dumke, físico de la Universidad Tecnológica de Nanyang. en Singapur, en un correo electrónico. “Tuvimos que encontrar el sistema cuántico correcto, pero también una forma de vida adecuada”.
El equipo puso a sus sujetos vivos (Ramazzottius varieornatus, recolectados de un canalón de un techo danés en 2018) en criptobiosis. Una vez que estuvieron en ese estado, los investigadores colocaron a los tardígrados (uno en cada ejecución experimental) en un qubit superconductor, un bit cuántico que, a diferencia de un bit informático normal, puede representar 0 o 1 simultáneamente. Informaron que los tardígrados se acoplaron con el qubit, basándose en un cambio en la frecuencia de resonancia del sistema (la frecuencia en la que un objeto vibra naturalmente con mayor entusiasmo), y postularon que el sistema combinado tardígrado-qubit estaba enredado con un segundo qubit adyacente. Esos qubits estaban uno al lado del otro en un chip de silicio más grande.
Pero los científicos externos se mostraron escépticos de que el experimento realmente mostrara un entrelazamiento cuántico. Douglas Natelson, físico de la Universidad de Rice en Texas, escribió en una publicación de blog que el cambio en la frecuencia de resonancia “no fue un enredo en ningún sentido significativo” y que “el tardígrado no está más enredado con los qubits que el chip de silicio subyacente”.
Aiello dijo que la biología cuántica mide los “grados de libertad mecánicos cuánticos endógenos que existen en biología”; en otras palabras, la dinámica interna que define el comportamiento cuántico en los seres vivos. (Por ejemplo, algunos investigadores creen que las aves usan la mecánica cuántica para ver los campos magnéticos que las ayudan a navegar). El equipo de investigación reciente no hizo eso, según Aiello. En cambio, notaron un cambio en la frecuencia de resonancia del qubit en el que se colocó el tardígrado, pero no midieron las propiedades del tardígrado independientemente de su interacción con el qubit. El experimento carecía de una medida que confirmara que se estaba produciendo un enredo en lugar de algún otro efecto, dijo Aiello. Argumentó que el título del artículo, “Enredo entre qubits superconductores y un tardígrado”, era engañoso y que la interacción entre el tardígrado y el qubit podría haber sido un efecto clásico en lugar de cuántico.
“Una de las críticas fue que no produjimos un entrelazamiento útil, que pueda ser explotado, por ejemplo, para la informática”, dijo Dumke. “Esto es cierto, ya que no podemos medir el sistema tardígrado por sí solo, sino solo el sistema acoplado”. Agregó que medir el tardígrado solo “está más allá de nuestras capacidades tecnológicas actuales, pero ciertamente es algo que planeamos intentar hacer en el futuro”.
El entrelazamiento cuántico de un tardígrado (que, aunque pequeño, es mucho más grande que un átomo) sería un gran salto para el campo. Partículas como fotones y átomos se enredan con regularidad, pero ir más allá es un desafío continuo. En 2007, hubo una oleada de entusiasmo ante la posibilidad de que la fotosíntesis sea el resultado de fenómenos cuánticos, pero un estudio de 2020 postuló que probablemente no fuera así. Antes de eso, las bacterias mostraban indicios de comportamiento cuántico. Pero aun así, ningún trabajo ha demostrado aún que los sistemas cuánticos funcionen en escalas tan macroscópicas.
