Человечеству могут грозить квантовые болезни

1.04.10 | Физика, Медицина, Игорь Иванов

Вскоре физики смогут переводить вирусы в состояние квантовой суперпозиции. Рис с сайта www.nature.com

Ученые разработали схему эксперимента, позволяющего поместить в квантовое состояние суперпозиции вирус гриппа. Будучи — с какой-то долей вероятности — одновременно опасным и безопасным для здоровья человека, такой вирус, в полной аналогии с «котом Шрёдингера», передавшись человеку, переведет его в состояние, когда тот одновременно и болен, и здоров.

Современные технологии позволяют физикам изучать квантовые эффекты материи не только на уровне отдельных атомов и молекул, но и в небольших коллективах атомов. Например, исследователи уже научились переводить микроскопические облачка атомов в квантовое состояние суперпозиции, при котором те одновременно существуют в двух местах в пространстве и движутся по двум разным траекториям (подробности см. в новости Гравитационная постоянная измерена новыми методами).

Эти исследования уже достигли такого размаха, что в квантовые состояния суперпозиции сейчас помещают даже относительно крупные объекты, размером в несколько микрон. Поэтому вполне логичной кажется мысль попробовать проделать такой же эксперимент и с каким-нибудь небольшим живым организмом, например вирусом.

Именно эта идея была рассмотрена в статье Towards quantum superposition of living organisms («На пути к квантовой суперпозиции живых организмов»), опубликованной недавно в журнале New Journal of Physics. Авторы этой работы во всех подробностях описывают схему эксперимента, позволяющего «приготовить» вирус гриппа в состоянии суперпозиции.

Такая ситуация очень напоминает знаменитый мысленный опыт с котом Шрёдингера, так что закрепившееся за этой идеей название «вирус Шрёдингера» вовсе не случайно. Этот эксперимент с вирусом пока не реализован, но можно не сомневаться, что его осуществление не за горами!

Предлагая этот опыт, исследователи стремились подготовить экспериментальную почву для совершенно новой области естествознания — науки о взаимодействии живого и квантового. Но так ли безопасна эта затея?

Рассмотрим гипотетическую (пока) возможность перевести какой-нибудь вирус в такое квантовое состояние, при котором он — с какой-то долей вероятности — будет одновременно опасным и безопасным для здоровья человека. В полной аналогии с «котом Шрёдингера», передавшись человеку и провзаимодействовав с ним, такой вирус и самого человека переведет в состояние, когда тот одновременно и болен, и здоров — опять же, с некоторой долей вероятности. Но в этом случае попытка диагностировать заболевание становится очень опасной! Действительно, врач, наблюдая за пациентом, может привести к коллапсу его волновой функции, то есть одним лишь взглядом ввести пациента в состояние «болен со 100-процентной вероятностью». Таким образом, мы приходим к поразительному, но единственно верному с квантовой точки зрения выводу: подобные квантовые заболевания ни в коем случае нельзя пытаться диагностировать!

С такой ситуацией медицина еще никогда не сталкивалась. Но, к счастью, и из этой ситуации, похоже, есть выход. Опирается он на другое недавнее исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters. Оказывается, с распространением болезни можно очень эффективно бороться с помощью случайной вакцинации. По-видимому, тот же принцип сработает и при лечении квантовых больных. Это будет означать, что победить квантовую болезнь можно будет, случайно вводя квантовое лекарство кому попало и даже не проверяя, с какой степенью вероятности болен ею каждый конкретный индивид.

Таким образом, квантовая механика может найти еще одно неожиданное применение в повседневной жизни человека.

Источники:

1) O. Romero-Isart, M. L. Juan, R. Quidant, J. I. Cirac. Towards Quantum Superposition of Living Organisms // New J. Phys. 12, 033015 (2010). Текст доступен также в архиве е-принтов (arXiv:0909.1469).
2) M. I. Dykman, I. B. Schwartz, A. S. Landsman. Disease Extinction in the Presence of Random Vaccination // Phys. Rev. Lett. 101, 078101 (2008).

См. также:

1) Физики описали технологию превращения вируса в кота Шредингера.
2) Грег Бир. Чума Шрёдингера.

Игорь Иванов