Tardigrades – αυτά τα μικροσκοπικά πλάσματα με παχύ σώμα, γνωστά με αγάπη ως «γουρουνάκια βρύα» – έχουν τεθεί στο κύμα για την επιστήμη. Τα εκπληκτικά ανθεκτικά πλάσματα ήταν πυροβολήθηκε από όπλα, λουσμένο σε βραστό νερό, εκτεθειμένο σε έντονη υπεριώδη ακτινοβολία και μάλιστα (κατά λάθος) προσγειώθηκε στο φεγγάρι, όλα για να δοκιμάσουν τα όρια της εντυπωσιακής κατάστασης “tun” τους — έναν μηχανισμό επιβίωσης όπου τα αργόχρωμα κουλουριάζονται σε συρρικνωμένες, αφυδατωμένες μπάλες και αναστέλλουν τις βιολογικές τους λειτουργίες επ’ αόριστον προκειμένου να αντέξουν ακραίες περιβαλλοντικές συνθήκες.
Τώρα, οι ερευνητές έχουν εκθέσει αργά στις πιο χαμηλές θερμοκρασίες και τις υψηλότερες πιέσεις που έχουν επιβιώσει ποτέ τα βρύα χοιρίδια — όχι μόνο για να δοκιμάσουν τα βιολογικά όρια των πλασμάτων, αλλά και για να δουν εάν ένα παγωμένο όψιμο θα μπορούσε να ενσωματωθεί σε δύο κβαντικά μπερδεμένα ηλεκτρικά κυκλώματα και στη συνέχεια να αναβιώσει στην κανονική του ενεργή κατάσταση .
Τα αποτελέσματα, αναφέρθηκαν σε μια νέα εργασία που δημοσιεύτηκε στη βάση δεδομένων προεκτύπωσης arXiv, προτείνουν ότι, ναι — οι επιστήμονες μπορεί να είναι σε θέση να προσθέσουν “προσωρινή κβαντική εμπλοκή” στον αυξανόμενο κατάλογο των επιτευγμάτων του αργοπορημένου. Ωστόσο, οι πρώτες απαντήσεις στο έγγραφο αμφισβήτησαν αυτό το εύρημα.
Εάν τα ευρήματα τελικά αντέξουν την αξιολόγηση από ομοτίμους, τότε αυτό το πείραμα θα αντιπροσωπεύει την πρώτη φορά που ένα ζωντανό ζώο έχει μπλέξει κβαντικά – ένα παράξενο φαινόμενο που συνήθως περιορίζεται στα μικρότερα υποατομικά σωματίδια.
Σχετίζεται με: Το Tubby ‘dardgrade’ σέρνεται στην επιφάνεια του ήλιου σε εντυπωσιακές εικόνες
Τρομακτική δράση σε ένα γουρουνάκι
Το φαινόμενο της κβαντικής εμπλοκής είναι τόσο περίεργο που ακόμη Albert Einstein είχε τις αμφιβολίες του για αυτό, αποκαλώντας το γνωστό παρατσούκλι της διαδικασίας “απόκοσμη δράση εξ αποστάσεως”. Ουσιαστικά, το αποτέλεσμα συμβαίνει όταν δύο μικρά, μικροσκοπικά υποατομικά σωματίδια συνδέονται το ένα με το άλλο, έτσι ώστε μια αλλαγή στο σπιν ή στην ορμή ενός σωματιδίου να αλλάζει στιγμιαία το άλλο σωματίδιο με τον ίδιο τρόπο — ακόμα και όταν τα δύο σωματίδια χωρίζονται από απίστευτα μεγάλες αποστάσεις.
Αυτό το φαινόμενο μπορεί να είναι σε θέση να ξεπεράσει το υποατομικό βασίλειο, όπως οι επιστήμονες προσπάθησαν να αποδείξουν σε μια εργασία του 2018 στο Journal of Physics Communications. Αυτή η ομάδα διαπίστωσε ότι ορισμένα φωτοσυνθετικά βακτήρια μπορούσαν να εμπλακούν με φωτόνια φωτός, όταν η συχνότητα συντονισμού του φωτός σε ένα καθρέφτη δωμάτιο τελικά συγχρονίστηκε με τη συχνότητα των ηλεκτρονίων στα φωτοσυνθετικά μόρια των βακτηρίων. Το Live Science είχε αναφερθεί προηγουμένως.
Οι συγγραφείς της νέας εργασίας arXiv αποφάσισαν να δοκιμάσουν εάν ένας πολυκύτταρος οργανισμός όπως ο αργός θα μπορούσε να αναπτύξει μια τέτοια σχέση. Στο πείραμά τους, η ομάδα συνέλεξε τρία αργά από μια υδρορροή στέγης στη Δανία. Στην κινούμενη κατάστασή τους, τα όργανα μετρήθηκαν μεταξύ 0,008 και 0,018 ίντσες (0,2 έως 0,45 χιλιοστά) – ωστόσο, αφού οι ερευνητές πάγωσαν τα αργά και τα έστειλαν σε κατάσταση τόνου, τα ζώα συρρικνώθηκαν περίπου στο ένα τρίτο αυτού του μεγέθους.
Από εκεί, η ομάδα πάγωσε τους όψιμους βαθμούς ακόμη περισσότερο, ψύχοντάς τους σε ένα κλάσμα ενός βαθμού πάνω από το απόλυτο μηδέν – την πιο κρύα θερμοκρασία στην οποία έχει εκτεθεί και επιζήσει ποτέ ένας αργός.
Η ομάδα τοποθέτησε κάθε παγωμένη όψιμη βαθμίδα ανάμεσα σε δύο πλάκες πυκνωτών ενός κυκλώματος υπεραγωγών που σχημάτισαν ένα κβαντικό bit ή “qubit” – μια μονάδα πληροφοριών που χρησιμοποιείται στον κβαντικό υπολογισμό. Όταν ο όψιμος βαθμός ήρθε σε επαφή με το qubit (ονομάστηκε Qubit B), μετατόπισε τη συχνότητα συντονισμού του qubit. Αυτό το υβρίδιο αργοπορίας-qubit-υβρίδιο στη συνέχεια συζεύχθηκε σε ένα δεύτερο κοντινό κύκλωμα (Qubit A), έτσι ώστε τα δύο qubit να μπλέξουν. Κατά τη διάρκεια πολλών δοκιμών που ακολούθησαν, οι ερευνητές είδαν ότι η συχνότητα και των δύο qubits και του όψιμου βαθμού άλλαζαν παράλληλα, μοιάζοντας με ένα μπερδεμένο σύστημα τριών μερών.
Δεκαεπτά ημέρες αφότου τα αργόσυρτα μπήκαν στην κατάσταση τους, οι ερευνητές τα ζέσταιναν απαλά σε μια προσπάθεια να τα αναζωογονήσουν. Ο ένας από τους αργόσχολους επέστρεψε στην κινούμενη κατάσταση, ενώ οι άλλοι δύο πέθαναν. Αυτός ο επιζών ουσιαστικά έχει γίνει το πρώτο κβαντικό μπλεγμένο ζώο στην ιστορία, ισχυρίστηκαν οι ερευνητές.
«Ενώ θα μπορούσε κανείς να αναμένει παρόμοια φυσικά αποτελέσματα από άψυχα αντικείμενα με παρόμοια σύνθεση με το αργό, τονίζουμε ότι η εμπλοκή παρατηρείται με [an] ολόκληρος ο οργανισμός που διατηρεί τη βιολογική του λειτουργικότητα μετά το πείραμα», κατέληξε η ομάδα στην εργασία τους. «Ταυτόχρονα, το όψιμο επιβίωσε στις πιο ακραίες και παρατεταμένες συνθήκες στις οποίες έχει εκτεθεί ποτέ».
Αν και η εργασία δεν έχει ακόμη αξιολογηθεί από ομοτίμους, οι πρώτες απαντήσεις από την επιστημονική κοινότητα ήταν κρίσιμες. Douglas Natelson, Πρόεδρος Τμήματος Φυσικής και Αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο Rice στο Τέξας, έγραψε στο blog του ότι το πείραμα «δεν μπλέχτηκε ένα όψιμο με ένα qubit με καμία ουσιαστική έννοια».
“Αυτό που έκαναν οι συγγραφείς εδώ ήταν να βάλουν μια καθυστέρηση στην κορυφή των χωρητικών τμημάτων ενός από τα δύο συζευγμένα qubit”, έγραψε ο Natelson. “Το όψιμο είναι ως επί το πλείστον (παγωμένο) νερό, και εδώ δρα σαν διηλεκτρικό, μετατοπίζοντας τη συχνότητα συντονισμού του ενός qubit στο οποίο κάθισε… Αυτό δεν είναι εμπλοκή με καμία ουσιαστική έννοια.”
Ben Brubaker, επιστημονικός συγγραφέας και πρώην φυσικός σύμφωνος.
“Το qubit είναι ένα ηλεκτρικό κύκλωμα και το να βάλεις την αργοπορία δίπλα του το επηρεάζει μέσω των νόμων του ηλεκτρομαγνητισμού που γνωρίζουμε για περισσότερα από 150 χρόνια”, δήλωσε ο Brubaker ανέβασε στο Twitter. «Το να βάλεις ένα κομμάτι σκόνης δίπλα στο qubit θα είχε παρόμοιο αποτέλεσμα».
Είτε το αργόσχολο βίωσε είτε όχι κάποια «απόκοσμη δράση» από τα qubits στα οποία ήταν συνδεδεμένο, η μελέτη δείχνει ότι τα βρύα χοιρίδια είναι ακόμη πιο ανθεκτικά από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως. Όσο συναρπαστικό κι αν ακούγεται ένας «κβαντικός όψιμος βαθμός», αυτό το πείραμα θα πρέπει τουλάχιστον να χρησιμεύσει ως υπενθύμιση ότι τα κανονικά-παλιά αργά είναι αρκετά συναρπαστικά από μόνα τους.
Δημοσιεύτηκε αρχικά στο Live Science.