Le biologiste et les étrangetés de la mécanique quantique…

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Le chat de Schrödinger,

imaginée en 1935 par le physicien

pour illustrer la superposition d’états en mécanique quantique, concept servant maintenant de base à la technologie des ordinateurs quantiques dont Google est un des premiers utilisateurs. Vous êtes-vous un jour demandé quels liens pouvaient exister entre Google, une plante verte, ce magnifique oiseau migrateur, la téléportation de monsieur Spock (Star Trek) et la transmission hyper sécurisée de donnés militaires ? Avez-vous un jour rêvé de vivre simultanément à différentes époques et en différents lieux ? Surement uniquement dans vos rêves les plus fous, et pourtant…. Le monde

, celui que nous appréhendons quotidiennement, et le monde

, celui des atomes et des particules subatomiques nous apparaissent totalement disjoints. En fait ces deux mondes forment un continuum même si ils semblent régis en apparence par des

. En particulier, le monde quantique sous-tend le principe de «

 ». En 1935, Einstein, Podolsky et Rosen ont mis le doigt sur l’aspect conceptuellement le plus révolutionnaire de la mécanique quantique. Ce concept ne fut précisé qu’en 1964 par John Bell concluant que

, ce qui permet entre autres à deux

quantiques « intriqués » de « ressentir » instantanément leurs états réciproques, quelles que soient leurs distances dans le temps ou dans l’espace. Cette théorie a été validée expérimentalement par John Clauser en 1972 et Alain Aspect en 1982 puis, plus récemment,

pour les communications cryptées et les

. Longtemps les biologistes ont considéré que l’exotisme du monde quantique était

observable au niveau des

. En effet, même si les phénomènes quantiques président indiscutablement à la structure et aux propriétés chimiques des briques du vivant, leurs conséquences semblaient confinées aux échelles

. La physique apportait même de bons arguments à ce discours en observant que des phénomènes tels que l’intrication de deux objets n’était observable que sur des

très courtes et dans des conditions expérimentales particulièrement

avec le monde extérieur. Quelques projets de biologistes « décalés », parfois empreints de concepts philosophiques, se sont bien attaqués à rechercher la signature de l’intrication quantique dans des systèmes biologiques « jumeaux », mais

. La première vraie

est apparue autour des années 2005-2010 avec des travaux fondamentaux sur les

de Plantes où un mécanisme d’intrication quantique joue un

pour le

de la photosynthèse en synchronisant l’état d’excitation électronique des différentes antennes photo-réceptrices. Cette première démonstration marquait une étape importante en fournissant un cadre pour

nécessaires à l’observation de phénomènes quantiques impactant un phénomène biologique. Le second exemple solide concerne la

biologique de

faibles. Les oiseaux disposeraient de cryptochromes sur leurs rétines, qui seraient sensibles à la fois aux photons reçus par l'œil et au champ magnétique terrestre. Une équipe de l'Université d'Oxford précisant les travaux menés à l'Université de Crète explique le phénomène par la génération d’une paire d'électrons intriqués. En l'absence de champ magnétique la paire se recombinerait, mais en présence de celui-ci le spin de l'un des électrons serait affecté et l’information transmise à distance à son partenaire par intrication quantique, générerait un signal visuel que l'oiseau pourrait percevoir

D’autres exemples restent encore putatifs, comme le fonctionnement des transporteurs électroniques transmembranaires des bactéries électrogènes. Mais quid de leur

en

? Pour l’instant encore rien, mais les idées ne manquent pas que ce soit comme composants d’ordinateurs quantiques, de bio-senseurs ou de convertisseurs d’énergie. Néanmoins, le biotechnologue devra

imposées par la physique pour rechercher quelles propriétés biologiques peuvent être utilement impactées par ces phénomènes exotiques à échelle nanométrique. Au-delà de l’intrication bien d’autres phénomènes quantiques pourraient être potentiellement être exploités comme l’effet « casimir » pour extraire de l’énergie du vide ou construire de

. La seule limite reste notre imagination et notre volonté de changer de paradigme…

Pour en savoir plus

• Fondation : A. Einstein et al., Can quantum mechanical description of reality be considered complete?, Phys. Rev. 47 (1935) 777-780
• Non-localité : http://alphascience.net/linked/103_seconde_r_volution_quantique.pdf
• Chat de Schrödinger et superposition d’états : https://fr.wikipedia.org/wiki/Chat_de_Schr%C3%B6dinger http://www.futura-sciences.com/magazines/matiere/infos/dico/d/physique-chat-schrodinger-4693/
• L’intrication quantique : http://www.larecherche.fr/savoirs/dossier/4-limite-etrange-lien-a-distance-01-09-2011-88863.
• M. Sarovar et al. Quantum entanglement in photosynthetic light-harvesting complexes. Nature Physics 6, 462–467 (2010) doi:10.1038/nphys1652
• Calculateurs quantiques : https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing
• Photosynthèse et intrication : http://www.automatesintelligents.com/labo/2009/sept/intrication.html
• Magneto-perception et intrication : http://www.physicscentral.com/explore/action/pia-entanglement.cfm
• E. Rieper et al. “Quantum coherence and entanglement in the avian compass. arXiv, June 19, 2009.
• Effet Casimir : http://www.larecherche.fr/savoirs/physique/force-qui-vient-du-vide-01-06-2004-88969