有報道稱,我們所知最頑強的動物之一——緩步生物做了一件不同尋常的事:它成為第一個被“量子糾纏”並存活下來的多細胞生物。
緩步生物的超強的生命力是一個傳奇,所以聽到它可能經歷了一次與量子世界的邂逅也就不足為奇了。
這些報告來自上傳到arXiv的一篇研究論文。這篇尚待同行評議的論文,引發了一系列推特、線上評論和《新科學家》付費文章的截圖,伴隨著困惑和興奮。
動物真的被量子糾纏了嗎?當物理學家開始權衡時,答案變得有點混亂,但共識似乎很快就扼殺了這種糾結。
“考慮到糾纏過程的結果可以再現經典的緩步生物的影響——也就是說,沒有糾纏——我認為這就是這裡的情況,”悉尼大學量子硬體開發人員John Bartholomew說。
讓我們試著解釋一下。
緩步生物
緩步生物是一種顯微鏡下的無脊椎動物,已知能在人類施加的一些最極端條件下生存,比如真空的太空裡、極冷的輻射下,緩步生物也能在這種情況下生存下來——這要歸功於它們能夠進入一種類似於暫停動畫的狀態,即所謂的“tun狀態”。
Tun狀態下緩步生物看起來已經死了。。。但事實並非如此。一些實驗表明,它們的新陳代謝幾乎為零,並且可以保持這種狀態幾十年。由於量子計算機需要極低的溫度才能執行,這些特性使得這些生物成為這個特殊實驗的一個很好的選擇。
量子世界真的很奇怪,為了理解這個實驗,我們必須(嘗試)去理解它。這是一個我們對物理學的理解開始崩潰的地方。
量子糾纏是這個世界上一個奇怪的狀態,它可以看到兩個東西——比如電子——以一種本質上意味著它們不能分開描述的方式聯絡在一起。這是一個困難的、令人費解的概念。
量子位元是一個量子系統,它有兩種可能的狀態,有點像經典的計算機位元,可以是0或1。如果你把兩個量子位連線起來,你可以建立一個新的兩個量子位系統,在這個系統中,量子位可能同時存在於兩種狀態中。你可以讓量子位元A為0/1,而量子位元B為0/1,但在測量它們之前,不可能說出兩個量子位元的狀態。
困惑的好吧,沒關係。你需要知道的是,在這項預印本研究中,研究人員聲稱他們能夠將一個量子位與一個緩步生物糾纏在一起。在他們的實驗中,他們建立了上述兩個量子位系統,並在一個量子位(B)的頂部放置了一個緩步器。他們讓另一個量子位元(A)緩步釋放。研究人員說,將緩步符放在量子位B上,使其頻率降低。他們認為,這是糾纏的證據。
其他物理學家不同意。
德克薩斯州萊斯大學的物理學教授道格拉斯·納特爾森說:“為了讓糾纏變得有意義……你必須有一些你正在觀察的內部狀態。”。納特爾森在一篇短文中記錄了他的想法。“這不是“量子生物學”,他寫道。
簡言之,量子位元B上的緩步生物的存在可能會改變數子位元的頻率,但這並不意味著微觀爬蟲已經與量子位元糾纏在一起。說到糾纏,你需要測量緩步的量子特性,而這是實驗沒有做的。
在實驗中,你可以很容易地用灰塵代替緩步劑,你會在量子位上看到類似的效果。
如果所有這些都超出了你的想象(公平地說,我明白了),那麼也許理解整個量子延遲混亂的最簡單方法來自於實驗物理學家本·布魯貝克,他就這一主題寫了一篇綜合性的文章:“論文的措辭非常強烈地表明瞭比資料所能支援的要強烈得多的主張,”他寫道。
雖然糾纏的方面看起來至少是誤導性的,但實驗中還有另一個令人印象深刻的方面,應該讓拖拖拉拉的粉絲們再次為這隻小野獸近乎無敵的能力喝彩。
研究人員報告說,為了進行他們的實驗,緩步動物經歷了有史以來最極端的條件。操作量子系統需要超低溫,僅略高於絕對零度(-459華氏度)。在這種情況下,勇敢的小動物的體溫在這種溫度和極低的壓力下持續了17天以上。
研究小組認為,這表明代謝過程在tun緩步動物中完全停止。在如此低的溫度下,化學反應變得不可能。因此,緩步動物在時間上基本上是凍結的:它的內部生物學已經停止。
實驗結束後,研究小組將緩步動物恢復到正常的大氣壓和溫度,並將無脊椎動物重新水化。一些報告缺少的是,這個過程被執行了三次,每次都有不同的緩步。只有一次緩步動物成功地復活,從極低的壓力恢復到室溫(和溫度)“溫和地”
雖然量子糾纏的頭條新聞令人興奮,但不幸的是,它們具有誤導性。這裡真正的標題是,科學家們再次證明了緩步動物是多麼的頑強——巴塞洛繆說,這篇論文可能會為將來將緩步動物納入其他量子實驗開啟大門。