Cómo las aves consiguen romper el récord del entrelazamiento cuántico

Los métodos que utilizan las aves migratorias para orientarse es algo que fascina a muchos, y se han propuesto teorías muy controvertidas como por ejemplo la que reseñé hace un tiempo sobre que las aves se valían del efecto Zenón cuántico para tener una especie de brújula biológica y orientarse en el campo magnético terrestre. Se puede leer aquí.

Ahora un nuevo paper propone que el entrelazamiento cuántico puede tener mucho que ver en cómo las aves son capaces de tenerse localizadas y llegar a su destino sin contratiempos. El artículo se titula Coherencia cuántica y entrelazamiento en la brújula de las aves (arxiv.org/abs/0906.3725). Traduzco el resumen a continuación.

En la carrera para conseguir la Oca de Oro (N. del T: como en el cuento de los hermanos Grimm) que es el procesamiento de la información cuántica, los físicos cuánticos intentan encontrar la manera de almacenar y manipular la información a nivel cuántico. Y parece muy complicado puesto que es muy frágil. Basta un leve estornudo y lo has perdido todo.

Pero mientras los investigadores han estado devanándose los sesos con este problema durante años, la naturaleza ha tenido 4500 millones de años para trabajar en ello usando la selección natural. Varios científicos han apuntado que la fotosíntesis y la navegación de las aves debe subyacer en efectos cuánticos. Así que es posible que la solución a este problema de manipulación de información cuántica nos haya estado pasando por delante de las narices.

Ahora Vladko Vedral de la University of Oxford y algunos compañeros han calculado cómo puede ser de precisa la naturaleza en esta situación. La respuesta parece prometedora: es como si la naturaleza se las hubiera ingeniado para preservar el entrelazamiento a temperatura corporal en escalas de tiempo en las que los físicos únicamente pueden soñar.

El sistema que Vedral y compañía han estudiado es un modelo que describe la manera en que navegan las aves valiéndose del campo magnético terrestre. La idea más reciente es que las aves poseen unas moléculas en la parte trasera de sus ojos que son sensibles tanto a la luz como a las variaciones del campo magnético terrestre. Cuando una de estas moléculas absorbe un fotón, un par de electrones se divide y uno de éstos es transferido a otra parte de la molécula. Estos electrones forman un "par radical" que está entrelazado.

En ausencia de campo magnético, este par se recombinar y vuelve el estado original. Pero inmerso en el campo magnético terrestre el espín de los electrones (N. del T: mejor dicho, la orientación del mismo) se modifica permitiendo a ambos recombinarse en estados diferentes permitiendo a la molécula una configuración química alternativa que el pájaro puede sentir (N. del T: el campo magnético permite que estén accesibles estados de energía que sin él no existirían, por eso la molécula puede tener una configuración química diferente). El resultado es que el pájaro "ve" el campo magnético mientras vuela.

Esto saca una pregunta interesante a relucir: ¿cuánto tiempo dura el estado entrelazado?

Vedral y compañía han calculado y dicen que al menos dura 100 microsegundos. Y esto es un tiempo enormemente grande. Lo más que hemos conseguido los humanos es llegar a 80 microsegundos para la llamada relajación del espín electrónico en buckybolas de Carbono 60.

Curiosamente, el entrelazamiento no es lo que provoca la magnetorrecepción: es simplemente un producto del proceso. Además parece que también es importante en la fotosíntesis como se vio en aquí. Y parece que la naturaleza ha conseguido las condiciones idóneas para el entrelazamiento y, la pregunta del millón ahora es si existe alguna forma natural de explotarlo.

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