Впіймати тихохідку. Епізод п'ятий.

Квантова заплутаність — це явище в квантовій механіці, яке і досі залишається частково незрозумілим, при якому дві частинки (або групи частинок) утворюють пов'язану систему. Таким чином, хоч би якою була відстань між ними, їх квантові стани (1, 0 або обидва одночасно) пов'язані. У цьому так званому "заплутаному стані" існують кореляції між фізичними властивостями двох частинок.

Тихохідок більше не потрібно представляти, але невелике нагадування завжди може бути корисним... Ці істоти, яких також називають «водяними ведмедями» через їхню смішну зовнішність, особливо відомі своєю неймовірною стійкістю, здатними вижити в екстремальних умовах, температури і тиску, і навіть у вакуумі. З усіх цих причин ці мікроскопічні тварини цілком могли стати першими міжзоряними мандрівниками.

Один із секретів цієї бездоганної стійкості тихохідок — їхня здатність входити в стан крайнього ангідробіозу, іноді званий "сплячкою", який вони готують шляхом майже повного висихання (шляхом видалення до 95% води). Той факт, що ці істоти можуть переносити такі екстремальні умови, передбачає, що їхній опір є результатом повної зупинки метаболічних процесів. Внаслідок тихохідки стали, на думку Райнера Думке (провідного автора дослідження) та його колег, ідеальними кандидатами на те, щоб потенційно стати першими багатоклітинними організмами, які витримали квантову заплутаність.

Для експерименту дослідники помістили тихохідку (виду Ramazzottius varieornatus) у стан "сплячки" між двома надпровідними кубітами (еквівалент біта в класичних обчисленнях). Тварина була пов'язана надпровідним переходом із зарядовим кубітом (кубіт B). Другий кубіт (кубіт A) був пов'язаний лише ємністю (конденсатором) із кубітом B.

Після того, як елементи експерименту опинилися на своїх місцях, вони знизили тиск і температуру до тих пір, поки не отримали майже ідеальний вакуум і майже абсолютний нуль (-273,15 °C — це температура абсолютного нуля, тобто 0 K), тим самим зменшивши будь-яку зовнішню дію (збудження) на кубіти і тихохідку. Цей хімічно "заморожений" стан дозволив описати та обробити всю систему в термінах фізики, без необхідності розглядати біологічний аспект тихохідки.

Щоб визначити, чи було досягнуто стан заплутаності між тихохідкою та кубітом, дослідники виміряли частоту, на якій вібрувала комбінація тихохідка-кубіт. Результат: розрахунки (засновані на вимірах) мали сенс тільки в тому випадку, якщо два об'єкти вважалися такими, що перебувають у стані квантової заплутаності. Фактично, можна сказати, що дві частинки заплутані, коли одна з них не може бути ідеально описана без включення інформації про іншу, що й сталося в цьому випадку.

Таким чином, дослідники змогли підтвердити досягнення стану заплутаності, вперше в історії пов'язавши певною мірою фізичні властивості квантового біта та багатоклітинного організму.

Після проведення вимірювань дослідники повільно скинули тиск і нагріли тихохідку, виводячи її зі стану сплячки та повертаючи до життя. Але рекорди, встановлені цією супер тихохідкою, на цьому не закінчуються: розглянута температура (яка була лише на 0,01 ° C вище абсолютного нуля) є найнижчою, за якої тихохідка хоч раз виживала! Однак слід зазначити, що ця тихохідка була третім кандидатом, який пройшов експеримент, перші два не вижили через занадто швидке нагрівання.

За словами дослідників нового дослідження, цей експеримент показує, що тварина справді перебувала в аметаболічному стані, оскільки будь-який активний хімічний процес не дозволив би здійснити квантову заплутаність. Проте зупинка метаболізму тихохідок все ще обговорюється у спеціалізованому науковому співтоваристві, при цьому деякі стверджують, що в стані сплячки, як і раніше, зберігається нижча метаболічна активність.

Хоча тихохідка, безумовно, була жива до і після заплутування, спірним моментом є те, чи була вона жива під час і як саме вона заплуталася. Більш того, за словами дослідників, у таких експериментах ніколи не ясно, яка частина організму насправді залучена в заплутування. Незважаючи на ці технічні перешкоди, Райнер Думке та його команда сподіваються у майбутньому заплутати інші форми життя.

Що це конкретно означає для досліджень? Насамперед, слід сказати, що підтримання квантового стану, що відповідає ступеням свободи багатоклітинної біологічної системи, такий великий, як тихохідка, є досить великим досягненням... І це лише перший крок у вивченні того, як ці квантові явища, які ми тільки починаємо розуміти з мікроскопічної точки зору, діють і взаємодіють у ширшому масштабі, і зокрема на живих істотах і з ними.