水熊蟲 Youtube 截圖

俗稱水熊蟲的緩步動物門 (tardigrades) ,能在 151℃ 高溫、接近絕對零度的 -272.8℃ (即是粒子動能低到量子力學最低點時物質的溫度)、缺水、太空、超高輻射下都能進入休眠狀態不死,是已知的「地上最強」生物;而在接近絕對零度時,諸如糾纏 (entanglement) 之類的量子效應變成主導,令物質可以隔空互動,因此新加坡南洋理工大學物理學團隊想用水熊蟲進行量子糾纏相關實驗又好似合情合理。

根據上周刊於 arXiv 預印期刊網站上的研究,該團隊將水熊蟲冷卻到 -273.14℃ ,以及 6×10−6 微巴 (mbar) 的壓力,然後將其用作電容 (capacitor) 中的電介質 (dielectric) ,該電容本身是超導的 transmon 量子位元 (qubit) 一部分。團隊隨後將該量子位元,即水熊蟲和其他系統中的所有東西,與另一個超導量子位元糾纏在一起。然後,團隊嘗試加熱水熊蟲,看看牠們會否回復生機。

團隊指,在量子糾纏態中,水熊蟲處於一種稱為「隱生 (cryptobiosis) 」的生命狀態,並且能在該極端環境下渡過 420 小時成功翻生活動,證明「可以對(水熊蟲涉及的)系統進行量子及化學研究,而不會破壞其生物功能」。更重要是,團隊的研究已創下複雜生命形式可以生存的極端條件的記錄!

科普媒體《新科學家 (New Scientist) 》就指,這團隊已是第 3 次嘗試在水熊蟲身上進行相關實驗,而團隊希望在未來,用其他形式的生命可以達到量子糾纏。

不過,要好似漫威超級英雄「蟻俠 (Ant Man) 」一樣應用量子糾纏變大縮小,以至由一個時空去到另一個時空瞬間轉移,似乎還是言之尚早了。

值得留意的是,領導是次研究的量子物理學家 Rainer Dumke 在 2019 年已榮獲搞笑諾貝爾生物學獎,其團隊發現死去的磁化小強與活著的磁化蟑螂行為不同。未知今年的研究會否再下一城呢?

報告:
Lee, K.S., Tan, Y.P., Nguyen, L.H. & et al. (2021). Entanglement between superconducting qubits and a tardigrade. arXiv:2112.07978. Retrieved from https://arxiv.org/abs/2112.07978

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