Учёные на шаг ближе к разгадке того, как птицы чувствуют магнитное поле Земли
Способность птиц ориентироваться по магнитному полю Земли во время миграций остаётся одной из главных загадок биологии. Ведущая гипотеза предполагает, что в основе этого чувства лежит квантовая запутанность — явление, при котором частицы остаются связанными на расстоянии. Однако проверить эту теорию экспериментально до сих пор не удавалось. Об этом пишет сайт Phys.org.
Исследователи из Окинавского института науки и технологий (OIST) сделали важный шаг в этом направлении. Они доказали математический принцип, который описывает, как управлять квантовой системой с помощью магнитного поля. Результаты опубликованы в журнале Quantum.
Суть гипотезы в том, что скорость биохимической реакции может зависеть от внешнего магнитного поля. В ходе реакции электроны образуют пары, которые могут запутываться и взаимодействовать через квантовый спин. Направление магнитных полей внутри такой пары влияет на когерентность состояний и скорость образования связей. Даже слабое внешнее поле способно менять когерентность, поэтому птицы теоретически могут воспринимать магнитное поле Земли через концентрацию продуктов реакции.
Учёные ранее доказали принцип Понтрягина для спинов в магнитном поле, который предписывает использовать «оптимизацию с переключением» — резкие переключения поля между крайними значениями. Но такой подход сложно реализовать на квантовых временных масштабах. В новой работе математики из OIST и Массачусетского технологического института показали, что принцип работает и для реалистичных непрерывных магнитных полей, а достижимая когерентность составляет 99% от теоретического оптимума.
Это открывает путь к лабораторным экспериментам, которые могут проверить гипотезу о квантовой навигации птиц, а также создать новые платформы для квантовых вычислений. «Мы заложили математическую основу для управления квантовыми явлениями, и теперь можем точно сказать экспериментаторам, как использовать магнитное поле для проверки этой техники», — отметил Угур Абдулла, руководитель группы анализа и уравнений в частных производных в OIST.
