211service.com
Eerste bewijs van verstrengeling in fotosynthese
Natuurkundigen zijn gefascineerd door verstrengeling, het vreemde kwantumfenomeen waarin verschillende objecten hetzelfde bestaan delen, ongeacht de afstand ertussen. Maar in hun zoektocht naar het bestuderen en exploiteren van verstrengeling voor informatieverwerking, hebben natuurkundigen ontdekt dat het kwetsbaar en gemakkelijk te vernietigen is. Deze kwetsbaarheid lijkt de manier waarop verstrengeling ooit kan worden gebruikt ernstig te beperken.
Maar uit andere soorten experimenten begint zich een nieuw, robuuster gezicht van verstrengeling af te tekenen. Zo hebben natuurkundigen onlangs het kenmerk gevonden van verstrengeling in de thermische toestand van bulkmaterialen bij lage temperaturen. Dit heeft enorme implicaties voor biologische systemen: als verstrengeling robuuster is dan we dachten, welke rol zou het dan kunnen spelen in levende wezens?
Nu beginnen we erachter te komen. In de eerste rigoureuze kwantificering van verstrikking in een biologisch systeem begint een antwoord naar voren te komen. Onderzoekers van verschillende instellingen in Berkeley, Californië hebben aangetoond dat moleculen die deelnemen aan fotosynthese zelfs bij normale atmosferische temperaturen verstrengeld kunnen blijven.
Het bewijs is afkomstig van een gedetailleerde studie van lichtgevoelige moleculen, chromofoor genaamd, die licht oogsten bij fotosynthese.
Verschillende onderzoeken hebben aangetoond dat chromoforen in lichtoogstcomplexen coherent gedelokaliseerde elektronische toestanden kunnen delen. K. Birgitta Whaley van het Berkeley Center for Quantum Information and Computation en vrienden zeggen dat dit alleen kan gebeuren als de chromoforen verstrengeld zijn.
Ze wijzen erop dat deze moleculen geen gebruik lijken te maken van verstrengeling. In plaats daarvan is zijn aanwezigheid slechts een gevolg van de elektronische coherentie.
Dit is een grote claim die enigszins afhankelijk is van indirect bewijs. Het zal belangrijk zijn om bevestiging van dit idee te krijgen voordat ze mainstream kunnen worden.
Desalniettemin, indien correct, heeft de ontdekking enorme implicaties. Om te beginnen zouden biologen deze verstrengeling kunnen aanboren om veel nauwkeuriger te meten wat er in moleculen gebeurt tijdens fotosynthese met behulp van de verschillende technieken van kwantummetrologie die natuurkundigen hebben ontwikkeld.
Nog spannender is de mogelijkheid dat deze moleculen bij kamertemperatuur kunnen worden gebruikt voor de verwerking van kwantuminformatie. Stel je fotosynthetische kwantumcomputers voor!
En verder is de vraag die Whaley en co helemaal vermijden. Als verstrengeling een rol speelt bij de fotosynthese, waarom dan niet ook in andere belangrijke biologische organen? Heeft iemand een orgaan bedacht waarbij verstrengeling nuttig zou kunnen zijn?
Referentie: arxiv.org/abs/0905.3787 : Kwantumverstrengeling in fotosynthetische lichtoogstcomplexen