Biologia Quântica: Parte 1 – Sensores Quânticos da Natureza

por Amara Graps

É um campo que está ativo há cerca de 100 anos, mas, como as marés do oceano, ele diminui e diminui. Hoje é chamado de 'campo em crescimento'. Os cientistas trabalham em diversas disciplinas, fazem descobertas revolucionárias e usam as ferramentas mais recentes da física quântica. À medida que as ferramentas melhoram, as conclusões tornam-se mais fortes.

De acordo com estudos atuais, a mecânica quântica desempenha um papel em muitas funções biológicas, incluindo respiração, fotossíntese, olfato, atividade enzimática, migração de aves, modificação genética, e pode desempenhar um papel no funcionamento do cérebro humano. O estudo desses fundamentos quânticos da biologia é conhecido como Biologia Quântica. No entanto, o diabo está nos detalhes.

Sensores quânticos feitos de tecnologia

Muitas pessoas primeiro se familiarizam com o campo próximo de [technology-made] sensores quânticos. Esses sensores têm funcionado com sucesso em múltiplas plataformas, o que explicarei mais detalhadamente na Parte 2. Este workshop de 2019, Today's Signal for Tomorrow's Sound, e seu Abstract Book (pdf), ajudará as pessoas em nossa comunidade de tecnologia profunda, que conhecem a inovação dos sensores quânticos, a entender que a tecnologia baseada em sensores quânticos está madura e pode ser estudada casualmente, uma variedade de organismos vivos, incluindo plantas. Meu exemplo favorito é o estudo que investigou os campos magnéticos da Venus Fly-Trap,

Como o workshop demonstrou, os campos investigados parecem ser ruidosos ou demasiado pequenos para serem significativos. É um lugar quente, sujo e úmido, onde vive a Biologia Quântica. Sim, essas condições insalubres são surpreendentes.

Sensores quânticos feitos da natureza

Dr. Clarice Aiello é engenheira elétrica e pesquisadora de Biologia Quântica que seguiu carreira desde o desenvolvimento de sensores quânticos artificiais até o teste de sensores quânticos naturais. Yuval Boger o entrevistou em seu podcast: “Superposition Guy”, que descrevemos e apresentamos sua entrevista escrita no artigo QCR do ano passado aqui.

Aiello disse que a certa altura percebeu que a própria natureza estava produzindo sensações transitórias [technology]sensores que são feitos e que alguns desses sensores operam no reino quântico. Os “exemplos de pôsteres”, como ele os chamou, são os processos de fotossíntese e de navegação dos pássaros.

Aiello fundou o Instituto de Biologia Quântica em Los Angeles, onde é Diretor Científico. O mandato do Centro é provar ou refutar a Hipótese da Biologia Quântica, que afirma que um estado quântico dura tempo suficiente dentro das células para ser biologicamente relevante. Em particular, o Instituto estuda a propriedade quântica do spin na matéria biológica. O Centro tem um RoadMap, codificado por cores para Pesquisa, Sociedade e Indústria, um canal de divergências públicas, um rastreador de 25 páginas do Google Docs sobre os efeitos do campo hipomagnético sobre questões biológicas e resultados de pesquisas.

O resultado mais recente do Centro mostrou, em um artigo de 250 páginas de Lodesani et al., 2024, que um campo hipomagnético bem projetado, naturalmente equilibrado, de menos de 1 nT, acelerou o desenvolvimento de embriões de Xenopus laevis (girinos de rã). ). As descobertas sugerem que a fisiologia dos girinos basais pode detectar e responder a uma perda do campo magnético da Terra, que é de cerca de 50 µT. A maioria dos testes estatísticos mostra que o efeito é significativo. Sobre os objetivos mais próximos de Aiello:

“Em cinco anos, gostaria de poder estabelecer ou negar o nível de ruído mensurável, o nível em que os eventos de spin, ou o campo magnético fraco relacionado aos fenômenos de spin, podem alterar o funcionamento das células, ou dizer sim, nós podemos ver que o giro faz isso, ou dizer não, até que neste nível de ruído mensurável, não pensemos que seja a causa.”

Biologia Quântica Eleita

Comecei a fazer uma lista de centros de Biologia Quântica ao redor do mundo, depois descobri que a The Guy Foundation, que realiza e financia pesquisas em Biologia Quântica, já selecionou essa lista. Eles acompanham as reuniões de Biologia Quântica e, além disso, escrevem um boletim informativo trimestral (mais recente: aqui).

No ano passado, assistimos à primeira conferência de Gordon em 2023 sobre Biologia Quântica. Em 2025, haverá uma segunda conferência Gordon Quantum Biology.

Existe um famoso livro de ciências: A vida no limite Por McFadden e Al-Khalili e texto: Eletrodinâmica Quântica da Fotossíntese (prévia Front Matter) de Artur Braun.

Em 2020, são feitos os melhores vídeos de Biologia Quântica. Veja a Parte 1 (fotossíntese), Parte 2 (enzimas) e Parte 3 (navegação de pássaros). Além disso, o Instituto Kavli de Física Teórica (KITP) promoveu um excelente curso online: Renovação da Biologia Quântica de K. Birgitta Whaley (UC Berkeley).

Sensores quânticos projetados novamente

As principais ferramentas para testar sensores ambientais baseados em quânticos são sensores quânticos tecnologicamente avançados.

Entre os equipamentos de pesquisa dos Girinos está um magnetômetro sensível: um magnetômetro triaxial com bomba óptica (OPM): QuSpin QZFM, que mede o campo magnético dentro de uma câmara hipomagnética.

Magnetômetros quânticos da GQI comparados

Para ajudar o ecossistema mais amplo a rastrear e prever o potencial comercial dos sensores quânticos, as estratégias que serão necessárias para trazê-los ao mercado e as principais etapas de financiamento que precisarão ser comunicadas, a GQI definiu a pilha de sensores quânticos e comparou o desempenho do sensor capacidades.

Os princípios de funcionamento de cada tipo de magnetômetro são explicados, comparados e resumidos na tabela a seguir. As siglas são: ESL = Nível de Força de Engenharia, SWaP = Tamanho, Peso e Potência, OPM = Magnetômetro Óptico, Ponta em NV O diamante é cortado de um diamante de cristal único de alta qualidade, HTS = temperatura mais alta e SERF = livre de troca de rotação estado de relaxamento.

Relatório de Perspectiva de Sensoriamento Quântico GQIum relatório de 114 páginas sobre Sensores, incluindo cinco páginas sobre sensores quânticos para medição de campos magnéticos e nove páginas sobre sensores quânticos para temporização (relógios). GQI também tem um “State of Play” de 48 slides para o Quantum Sensing State of Play. É uma das seis apresentações de slides do cliente que descrevem o estado da situação em vários campos: introdução à tecnologia quântica, hardware quântico, segurança quântica, detecção quântica, imagem e tempos, software quântico e paisagem quântica.

Se você quiser saber mais, não hesite em entrar em contato