Dos sensores cuánticos se asoman al interior de una célula viva exprés
La célula viva emite constantemente débiles señales magnéticas, como si susurrase. Los científicos escuchan estos susurros con dos «micrófonos» microscópicos: sensores de campo magnético. Uno está creado por la naturaleza (una proteína) y el otro es una mota de diamante artificial con un defecto (puro carbono) que lo convierte en una antena.
El microscopio interroga a ambos sensores por turnos: dirige un rayo azul a uno y verde al otro (una técnica de espectroscopía, el trabajo con el color). Los sensores responden con su propia luminiscencia, que se mide con una precisión sin precedentes: aquí entra en juego la fotometría (la ciencia de los impulsos lumínicos). Ni siquiera el caos molecular dentro de la célula (entropía, una medida del desorden) ahoga estas señales.
Dos sensores en una misma célula crean un efecto estéreo: igual que dos oídos localizan mejor un sonido, dos sensores proporcionan una imagen tridimensional. La tecnología, surgida de los experimentos de David Wineland sobre control cuántico, promete la observación de neuronas y fármacos. Si en el futuro los sensores se vinculan mediante entrelazamiento cuántico — esa misteriosa conexión que estudió John Stewart Bell —, la precisión se multiplicará.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2607.03552
Two revolutions in quantum sensing are converging on the same microscope stage. Biological qubits have emerged as genetically encoded, optically addressable quantum systems inside live cells. Solid state spin based qubits have been entangled and used as nanoscale correlator magnetometers, delivering sensitivity and spatial-resolution gains that single-spin probes cannot reach. Here we report a pulsed quantum microscope that enables simultaneous quantum state manipulation of both qubit technologies in live cells. The platform combines nanosecond-gated optical excitation at 450 nm and 520 nm, three-dimensional diffraction-limited addressing by galvo beam scanning and piezo objective focus, rapidly switched static and radio-frequency magnetic fields, single-photon timing with picosecond resolution, and microwave control for frequencies from DC to 5 GHz, including the 2.87 GHz resonance of solid state spins, the 500 MHz to 800 MHz resonance of radical pairs in biological qubits, and any future qubit resonance in the GHz range. Live cell imaging with simultaneous biological and solid state nanoparticle qubits in the same cell demonstrates the power of this technique for multiplexed quantum sensing. We anticipate this approach will open new opportunities for researchers to explore quantum sensing in live cells, and, ultimately, entanglement between a solid-state qubit and a protein-hosted spin qubit.
Ciertas proteínas en los ojos de las aves migratorias son capaces de detectar el campo magnético terrestre, funcionando como brújulas cuánticas naturales.
Recuerda al tricorder médico de «Star Trek»: se asoma a las células y descifra sus susurros magnéticos.