Крошечные тихоходки стали первыми живыми существами, испытавшими на себе "призрачное действие" квантовой запутанности - «Наука и технологии»

Крошечные существа, называемые тихоходками (Tardigrades), успели уже немало послужить на пользу науки. В свое время их пытались расстреливать из оружия разного вида, их купали в кипящей воде, подвергали воздействию интенсивного ультрафиолетового излучения и даже "разбивали" во время попытки посадки на Луну. Естественно, все эти ужасы творились не ради забавы, а для изучения уникального защитного механизма этих существ, при возникновении неблагоприятных для жизни условий тихоходки сворачиваются в еще более крошечные шары, избавляются от влаги в организме и приостанавливают все свои биологические функции. А недавно исследователям удалось добавить еще один пункт к длинному списку "издевательств" над тихоходками - временное "призрачное воздействие" квантовой запутанности.

Результаты, полученные датскими учеными, вызвали неоднозначную реакцию научного сообщества после их публикации на сервисе arXiv. Однако, если этому всему удастся успешно пройти экспертную оценку, то тихоходки реально станут первыми в истории живыми существами, подвергшимися воздействию квантовой запутанности и выжившими после этого.

Напомним нашим читателям, что квантовая запутанность - это явление, столь весьма странное для нашего понимания, что сам Альберт Эйнштейн назвал его "призрачным действием на расстоянии". А по существу этот эффект проявляется, когда две субатомные частицы в результате определенного взаимодействия становятся связанными друг с другом. Изменение спина или импульса одной из запутанных частиц мгновенно изменяет этот же параметр второй частицы, невзирая на разделяющее их расстояние, которое теоретически может быть сколь угодно большим.

Обычно явление квантовой запутанности проявляется лишь на уровне атомов и субатомных частиц, но уже был проведен ряд успешных экспериментов, в ходе которых в квантовой запутанности принимали участие объекты более крупного, макроскопического масштаба. Боле того, в 2018 году были найдены фотосинтезирующие бактерии, которые могли запутываться с фотонами света, в данном случае частота фотонов света, пойманных в оптической ловушке (впадине), была запутана с частотой электронов некоторых светочувствительных молекул внутри этих бактерий.
Датские же ученые решили проверить, сможет ли многоклеточный организм тихоходки выжить после воздействия сверхнизких температур и после "полного погружения" в квантовую запутанность? И для эксперимента ученые набрали нужное им количество тихоходок в ближайшей водосточной канаве. В живом состоянии тихоходки имеют размер от 0.2 до 0.45 миллиметра, но после того, как ученые заморозили их и тихоходки свернулись в "спящее состояние", их размер уменьшился до одной третьей от их нормального размера.

После этого ученые охладили тихоходок еще глубже, до температуры в доли градуса выше точки абсолютного нуля, и поместили их между пластинами конденсатора, являющегося частью сверхпроводящей электрической схемы, формирующей один квантовый бит, кубит. Когда тело тихоходки вошло в контакт с кубитом, этот кубит был запутан со вторым соседним сверхпроводящим кубитом. Проведенные далее тесты и измерения показали, что при изменениях частоты первого или второго кубита, частота другого кубита и частота колебаний тела тихоходки меняется соответствующим образом. И таким образом было получено доказательство существования квантово-запутанной системы из трех объектов.

Через несколько дней проведения экспериментов и измерений ученые начали плавно поднимать температуру, давая возможность тихоходкам вернуться в нормальное живое состояние. К сожалению, из трех тихоходок выжить удалось только одному экземпляру, который, тем не менее, стал первым в истории живым организмом, непосредственно испытавшим на себе действие квантовой запутанности.

Как уже упоминалось выше, опубликованная датскими учеными работа вызвала целый шквал разнообразных мнений. Одни из оппонентов указывают на то, что в ходе эксперимента "организм многоножки не был запутан с кубитом ни в каком значащем для этого виде". "Кубит является электрической схемой, и размещение внутри этой схемы тела тихоходки вызывает взаимодействия через силы и явления электромагнетизма, о которых нам известно уже боле 150 лет" - пишут другие оппоненты, - "Размещение крупинки пыли внутри кубита произвело тот же самый эффект".

Однако, вне зависимости от того, испытал ли организм тихоходки какое-то "жуткое воздействие" от кубитов во время экспериментов, все это наглядно показывает, что сами тихоходки являются еще более выносливыми существами, чем это считалось ранее. И данный захватывающий эксперимент может служить еще одним напоминанием, что хорошо изученные тихоходки сами по себе являются захватывающими организмами, весь потенциал которых еще раскрыт до самого конца на сегодняшний день.