Tardigrades – những sinh vật cực nhỏ, có thân hình bụ bẫm được gọi thân thương là “lợn con rêu” – đã được đưa vào thiết bị khoa học. Những sinh vật có độ bền đáng kinh ngạc đã bị bắn ra khỏi súng , tắm trong nước sôi, tiếp xúc với bức xạ cực tím cường độ cao và thậm chí (vô tình) hạ cánh trên mặt trăng , tất cả đều để kiểm tra giới hạn của trạng thái “tun” ấn tượng của chúng – một sự sống sót Cơ chế trong đó các loài cá mút đá cuộn tròn lại thành những quả bóng bị teo lại, mất nước và đình chỉ các chức năng sinh học của chúng vô thời hạn để chịu đựng các điều kiện môi trường khắc nghiệt.
Xem: Tardigrades không bị vướng víu lượng tử với qubit?
Giờ đây, các nhà nghiên cứu đã cho tardigrades tiếp xúc với nhiệt độ lạnh nhất và áp suất cao nhất mà lợn rêu từng sống sót – không chỉ để kiểm tra giới hạn sinh học của sinh vật, mà còn để xem liệu một tardigrade đông lạnh có thể được kết hợp vào hai mạch điện vướng víu lượng tử hay không, sau đó hồi sinh về trạng thái hoạt động bình thường.
Kết quả, được báo cáo trong một bài báo mới được xuất bản cho cơ sở dữ liệu arXiv preprint , cho thấy rằng, vâng – các nhà khoa học có thể thêm ” rối lượng tử tạm thời “ vào danh sách thành tựu ngày càng tăng của tardigrade. Tuy nhiên, những câu trả lời sớm cho bài báo đã đưa ra vấn đề với phát hiện này.
Nếu những phát hiện cuối cùng chịu được sự đánh giá của đồng nghiệp, thì thí nghiệm này sẽ đại diện cho lần đầu tiên một động vật sống bị vướng vào lượng tử – một hiện tượng kỳ lạ thường chỉ giới hạn trong các hạt hạ nguyên tử nhỏ nhất.
Hành động ma quái ở lợn con
Hiện tượng rối lượng tử kỳ lạ đến nỗi ngay cả Albert Einstein cũng phải nghi ngờ về nó, ông đã đặt biệt danh cho quá trình này là “hành động ma quái ở khoảng cách xa”. Về cơ bản, hiệu ứng xảy ra khi hai hạt hạ nguyên tử cực nhỏ, liên kết với nhau để sự thay đổi spin hoặc động lượng của một hạt ngay lập tức làm thay đổi hạt kia theo cùng một cách – ngay cả khi hai hạt cách nhau một khoảng cách cực kỳ lớn.
Hiệu ứng này có thể vượt qua lĩnh vực hạ nguyên tử, như các nhà khoa học đã cố gắng chứng minh trong một bài báo năm 2018 trên Tạp chí Truyền thông Vật lý . Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng một số vi khuẩn quang hợp nhất định có khả năng vướng vào các photon ánh sáng, khi tần số cộng hưởng của ánh sáng trong một căn phòng được nhân đôi cuối cùng đồng bộ với tần số của các electron trong các phân tử quang hợp của vi khuẩn, Live Science trước đó đưa tin .
Các tác giả của bài báo arXiv mới đã quyết định kiểm tra xem liệu một sinh vật đa bào như tardigrade có thể phát triển mối quan hệ như vậy hay không. Trong thử nghiệm của họ, nhóm nghiên cứu đã thu thập ba tấm bạt lò xo từ một máng xối trên mái nhà ở Đan Mạch. Ở trạng thái hoạt hình của chúng, các con tardigrades có kích thước từ 0,008 đến 0,018 inch (0,2 đến 0,45 mm) – tuy nhiên, sau khi các nhà nghiên cứu đóng băng tardigrades và đưa chúng vào trạng thái tun, các con vật sẽ thu nhỏ lại khoảng một phần ba kích thước đó.
Xem: Tardigrade có thể là động vật đầu tiên bị vướng lượng tử và sống
Từ đó, nhóm nghiên cứu đã đóng băng những con tardigrades hơn nữa, làm lạnh chúng xuống một phần nhỏ của độ trên độ không tuyệt đối – nhiệt độ lạnh nhất mà một loài tardigrades từng tiếp xúc và sống sót.
Nhóm nghiên cứu đã đặt mỗi tardigrade đông lạnh giữa hai tấm tụ điện của một mạch siêu dẫn tạo thành một bit lượng tử, hay “qubit” – một đơn vị thông tin được sử dụng trong tính toán lượng tử. Khi tardigrade tiếp xúc với qubit (tên là Qubit B), nó làm thay đổi tần số cộng hưởng của qubit. Sau đó, tardigrade-qubit-hybrid đó được ghép nối với mạch thứ hai gần đó (Qubit A), do đó hai qubit trở nên vướng víu. Qua một số thử nghiệm sau đó, các nhà nghiên cứu thấy rằng tần số của cả qubit và tardigrade thay đổi song song, giống như một hệ thống ba phần bị vướng víu.
17 ngày sau khi tardigrades chuyển sang trạng thái tun, các nhà nghiên cứu đã nhẹ nhàng làm ấm chúng trong nỗ lực hồi sinh chúng. Một trong những con tardigrades trở lại trạng thái hoạt hình, trong khi hai con còn lại đã chết. Các nhà nghiên cứu tuyên bố rằng người sống sót một cách hiệu quả đã trở thành động vật vướng víu lượng tử đầu tiên trong lịch sử.
“Mặc dù người ta có thể mong đợi kết quả vật lý tương tự từ các vật vô tri vô giác có thành phần tương tự như tardigrade, nhưng chúng tôi nhấn mạnh rằng sự vướng víu được quan sát thấy với [một] toàn bộ sinh vật vẫn giữ được chức năng sinh học của nó sau thí nghiệm”, nhóm nghiên cứu kết luận trong bài báo của họ. “Đồng thời, tardigrade đã sống sót trong điều kiện khắc nghiệt và kéo dài nhất mà nó từng tiếp xúc.”
Mặc dù bài báo vẫn chưa được bình duyệt, nhưng những phản hồi ban đầu từ cộng đồng khoa học đã có ý nghĩa quan trọng. Douglas Natelson, Chủ nhiệm Bộ môn Vật lý và Thiên văn học tại Đại học Rice ở Texas, đã viết trên blog của mình rằng thí nghiệm “không vướng vào một sự chậm trễ với một qubit theo bất kỳ ý nghĩa nào.”
Natelson viết: “Những gì các tác giả đã làm ở đây là đặt một lớp điện dung lên trên các phần điện dung của một trong hai qubit được ghép nối. “Tardigrade chủ yếu là nước (đóng băng), và ở đây nó hoạt động giống như một chất điện môi, làm thay đổi tần số cộng hưởng của một qubit mà nó nằm trên đó … Đây không phải là sự vướng víu theo bất kỳ ý nghĩa nào.”
Ben Brubaker, một nhà văn khoa học và cựu nhà vật lý đồng ý .
“Qubit là một mạch điện và việc đặt tardigrade bên cạnh nó sẽ ảnh hưởng đến nó thông qua các định luật điện từ mà chúng ta đã biết trong hơn 150 năm”, Brubaker đã tweet . “Đặt một hạt bụi bên cạnh qubit sẽ có tác dụng tương tự.”
Cho dù tardigrade có trải qua bất kỳ “hành động ma quái nào” từ các qubit mà nó được gắn vào hay không, nghiên cứu cho thấy lợn con rêu thậm chí còn bền hơn những gì được nghĩ trước đây. Thú vị như một âm thanh “trò chơi tardigrade lượng tử”, thí nghiệm này ít nhất cũng phải đóng vai trò như một lời nhắc nhở rằng những trò chơi tardigrades cũ thông thường đã đủ hấp dẫn đối với riêng chúng.
Theo: Livescience.
