Schrödinger baktériuma: az élőlényeket is érintheti a kvantum-összefonódás

Bizonytalanságokkal teli világunkban a kvantumelmélet az, ami még tovább súlyosbítja a helyzetet: naivan azt hinnénk, hogy valami vagy van, vagy nincs, Schrödinger pedig csak viccelt a macskás gondolatkísérletével (ami azt illeti, tényleg nem gondolta egészen komolyan, sőt egy problémára akart rávilágítani azzal a nyilvánvalóan abszurd felvetéssel, hogy egy macska egyszerre lehet élő és halott). 

A közismert példában a bécsi fizikus szerint el kell képzelnünk egy dobozba zárt macskát, amely egy darab radioaktív izotóppal, egy kalapáccsal és egy mérgező gázzal teli üvegcsével osztozik a szállásán. A dobozban van még egy Geiger-Müller számláló is, ez érzékeli, ha az izotópban elbomlik egy atom, erre pedig riasztja a kalapácsot, amely széttöri a gázt tartalmazó edényt, a macska pedig meghal. Miután nem tudjuk, hogy él-e a macska vagy sem, míg ki nem nyitjuk a dobozt, a macska a mérésig szuperpozícióban van: ez nem azt jelenti, hogy kényelmes neki, hanem azt, hogy egyszerre él és halott.

Macskával nem működik

Nyilvánvaló, hogy ez macskaszinten nem így működik, maga Schrödinger is a szuperpozíció korabeli értelmezésének visszásságaira akarta felhívni a figyelmet a példával.

A szuperpozíció mellett a kvantumfizikában létezik egy másik rejtélyes jelenség is, a kvantum-összefonódás: ebben két, egymástól tetszőlegesen nagy távolságra lévő részecske kötődik össze, és ezek valamilyen rejtélyes módon információt cserélnek egymással. Azt, hogy ez az összefonódás egyáltalán fennállhat, a szuperpozíció lehetősége okozza. Összefonódottságról már egyetlen kvantumos részecske esetében is beszélhetünk, de általában azt értjük alatta, amikor legalább két, külön-külön is detektálható részecske között áll fenn ez a kapcsolat.

Schrödinger baktériuma

Hogy kvantumszinten fennáll ez az összefonódottság, számtalanszor bizonyították, a legfőbb kérdést az jelenti a témában, hogy vajon hol húzódik meg a határvonal a mikro- és a makrovilág között, vagyis az, hogy vajon lehetséges lenne-e mégis, hogy például egy macska a szuperpozíció állapotában legyen. A kérdésre a kvantumbiológia keresi a választ, és úgy tűnik, hogy most sikerült első alkalommal egy baktériumot beépíteni az összefonódásba. A biológusok évekkel ezelőtt kezdtek kísérletezni a fotoszintetizáló Chlorobaculum tepidum nevű baktériummal, nemrégiben pedig egy olyan áttörést értek el, amely akár mérföldkőnek is bizonyulhat a kvantumbiológiában.

A korábbi eredmények is sokat ígérőek voltak: úgy tűnik, hogy már magának a fotoszintézisnek is köze van a kvantumhoz, ahogy a madarak tájékozódási képességének és a szaglásnak is, de pontosabban még nem sikerült kideríteni, hogy miképpen áll fenn ez a kapcsolat. A mostani kutatásban két tükör között helyezték el a baktériumokat, a rést pedig egyre szűkítették, míg végül elérték, hogy egyes fotonok egyszerre el is találták és el is hibázták a fotoszintetizáló molekulákat a baktériumokban, vagyis létrejött az összefonódás. Tristan Farrow, az oxfordi egyetem kvantumkutatója szerint megtörtént, amivel Schrödinger még csak viccelt: megfigyelhették Schrödinger baktériumát.

Nem mindenki biztos benne, hogy valóban áttörést sikerült elérni: Simon Gröblacher, a delfti Műszaki Egyetem fizikusa óvatosabban fogalmaz: biztos, hogy a jelenségnek valami köze van a kvantumhoz, de azt nem lehet egyértelműen bizonyítani, hogy az összefonódás is létrejött.

Kapcsolódó cikk a Qubiten: