Um novo teste para detectar onde a capacidade de explorar o poder da mecânica quântica evoluiu na natureza foi desenvolvido por físicos da Universidade de Warwick.

O teste identifica uma marca registrada da coerência quântica, classificar as propriedades das partículas em um estado quântico que estão interagindo com um ambiente do mundo real. O teste deve permitir que os cientistas quantifiquem e rastreiem a coerência quântica no mundo natural usando experimentos de laboratório.

Publicado esta semana no jornal Revisão Física A , o trabalho teórico pode levar a experimentos que ajudem a resolver o debate sobre se os processos biológicos exploram a mecânica quântica em seu benefício, e se a evolução poderia nos fornecer um modelo para tecnologias quânticas, como computadores, sensores e fontes de energia.

As partículas microscópicas em um estado quântico são muito difíceis de detectar, pois o ato de observá-las muda seu estado. Essas partículas furtivas podem existir em muitos locais ou configurações simultaneamente, um recurso conhecido como coerência quântica.

O efeito sustenta tecnologias como computadores quânticos, sensores quânticos e sistemas de comunicação quântica, que usam sistemas ordenados isolados do resto do mundo. Contudo, se a coerência quântica existe no mundo real mais barulhento e bagunçado é mais difícil de identificar.

O teste envolve um procedimento para destruir a coerência quântica, e então observar a mudança nas medições posteriores. Onde um impacto mensurável grande é observado, os cientistas podem demonstrar que deve ter havido coerência quântica no sistema. O novo trabalho esclarece as possíveis exceções a esta conclusão, que dependem de quão rapidamente o procedimento especial pode destruir a coerência.

Dr. George Knee, 1851 Royal Commission Research Fellow do Departamento de Física da Universidade, disse:"Para demonstrar a presença de coerência quântica em um sistema biológico constituiria uma mudança de paradigma, longe da ideia de que apenas os humanos têm a capacidade de projetar sistemas capazes de exibir e explorar a coerência quântica. Seria também um passo em direção ao experimento mental do Gato de Schroedinger, onde um organismo vivo é colocado em um estado onde está, quantum coerentemente, mortos e vivos. "

O co-autor, Dr. Animesh Datta, disse:"Os resultados deste teste serão valiosos para melhorar nossa compreensão de como funcionam a química e a biologia, e pode nos permitir responder à questão de se a física quântica desempenhou um papel nos processos evolutivos. "

De acordo com a física quântica, uma partícula, como aquele que carrega energia em um organismo fotossintético, pode viajar ao longo de vários caminhos diferentes entre uma entrada e uma saída. A energia carregada pela partícula pode ser perdida a qualquer momento após sua criação. Se a partícula se mover em direção ao seu destino mais rápido, há uma menor chance de perda e maior eficiência pode ser alcançada.

A coerência permite a interferência entre as duas vias, permitindo que a partícula viaje mais longe, em média, do que poderia de outra forma durante o mesmo período de tempo. Isso sugere que os efeitos quânticos podem ter emprestado uma vantagem evolutiva para os organismos adaptados para explorá-los.

Dr. Knee acrescentou:"As possibilidades são tentadoras:se nosso teste proposto fosse realizado em um sistema biológico, e retornou um resultado positivo, talvez possamos aprender os princípios do projeto de engenharia quântica com a natureza. Poderíamos então tentar criar tecnologias biomiméticas que sejam mais robustas e talvez até mais poderosas do que a atual geração de tecnologias quânticas, que se baseiam quase exclusivamente em sistemas altamente isolados. Se pudéssemos turbinar a coleta de luz artificial, como em uma célula solar, por exemplo, haveria um enorme potencial para fornecer preços acessíveis, energia renovável."