Frauen der Quantentechnologie: Dr. Clarice D. Aiello vom Quantum Biology Tech (QuBiT) Lab

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Dr. Clarice D. Aiello, Gründerin des QuBiT Lab, spricht über ihre Reise in das Quantenökosystem.

By Kenna Hughes-Castleberry gepostet am 27

In der wissenschaftlichen Forschung, in der Disziplinen oft parallel laufen und sich selten überschneiden, ist Dr. Clarice D. Aiello, Gründer und Leiter der Quantenbiologie Tech (QuBiT) Lab gilt als Leuchtturm interdisziplinärer Innovation. Aiello, ein Vorreiter auf dem aufstrebenden Gebiet der „Quantenbiologie“, versucht, die Lücke zwischen Quantenphysik und Biologie zu schließen. Dieses Unterfangen könnte unser Verständnis des Lebens auf seiner grundlegendsten Ebene revolutionieren. „Es ist schwierig, das Gebiet der Quantenbiologie zu legitimieren“, sagte Aiello Im Inneren der Quantentechnologie. „Es gibt viele Missverständnisse darüber aufgrund der Pseudowissenschaft, aufgrund einer vorgeschlagenen und nicht beweisbaren angesichts der gegenwärtigen Technologie, des Quantenursprungs des Bewusstseins, sowie unbegründeter Behauptungen über die Verschränkung winziger Organismen mit technologischen Qubits.“

Quantenbiologie, Obwohl es sich nicht um ein neues Konzept handelt, steht es am Rande der Mainstream-Wissenschaft und wird von Wissenschaftlern oft mit Skepsis betrachtet. Es untersucht die Rolle, die Quantenphänomene wie Verschränkung und Überlagerung in biologischen Prozessen spielen könnten – ein Konzept, das traditionelle Ansichten der Physik, Biologie und Chemie in Frage stellt.

Mit ihrem fundierten Hintergrund in der Quantenphysik und ihrem großen Interesse an biologischen Systemen plädiert Aiello für einen stärker integrierten Ansatz im QuBiT Lab. Sie argumentiert, dass die Besonderheiten der Quantenmechanik für die Steuerung komplexer biologischer Mechanismen wie der Photosynthese, Enzymreaktionen und sogar der Reaktion von Zellen auf elektromagnetische Felder von grundlegender Bedeutung sein könnten.

Überraschenderweise begann Aiellos Reise weder in der Biologie noch in der Quantenphysik. Während sie ein Physikstudium anstreben wollte, empfahlen ihre Eltern stattdessen ein Ingenieurstudium, da Brasilien, ihr Heimatland, Ingenieuren besser bezahlte Möglichkeiten bot als Physikern. Während ihres Grundstudiums Anfang der 2000er Jahre lernte Aiello dank ihres Mentors, Prof. Fernando Brandt von der Universität São Paulo, der Aiello Feynmans Vorlesungen lesen ließ, mehr über Quantenphysik. Aiello schloss ihr Studium an der École Polytechnique in Frankreich ab, wo sie weitere Möglichkeiten hatte, ihrer Leidenschaft für die Quantenphysik nachzugehen. „Als ich meinen Abschluss machte, gab es die Quantenindustrie noch nicht“, erläuterte sie. „Aber während meiner Bachelorlaufbahn konnte ich einige frühe Quantencomputerkurse belegen und stellte schnell fest, dass sie mir Spaß machten.“

Nach ihrer Bachelor-Karriere wechselte Aiello zum Ph.D. in Quantensensorik am MIT. Als Postdoktorandin in einem Chemielabor in Berkeley wechselte sie zur Biophysik. Eines ihrer Projekte war die Entwicklung eines Chips zur Abbildung von Chlorophyllmolekülen. Das Experiment funktionierte nicht und Aiello suchte nach anderen Molekülen, um sie abzubilden. Sie stieß zufällig auf Cryptochrom, ein Protein mit Eigenschaften, die denen, die Physiker „Quantensensorik“ nennen, bemerkenswert ähnlich sind.

„Chemiker sind sich der Quantensensorik im Reagenzglas bei Raumtemperatur schon seit Jahrzehnten bewusst, ohne sie so zu benennen“, fügte sie hinzu. Dies war Aiellos erster Kontakt mit der Wechselwirkung von Quantenphysik und Biologie und sie war begeistert. Nach Abschluss einer zweiten Postdoktorandenstelle in Bioingenieurwesen an der Stanford University wurde Aiello Assistenzprofessor an der UCLA.

Im November 2019, zwei Monate vor der Pandemie, gründete Aiello das QuBiT Lab, das sich auf Quantenbiologie konzentriert. Als Hauptforscher am QuBiT Lab untersucht Aiello, wie Quantenspins, eine inhärente Eigenschaft von Elektronen und anderen Teilchen, biologische Systeme wie Zellen beeinflussen. „Dies könnte ein Schlüsselfaktor für Prozesse sein, die vom Vogelzug bis zur Embryogenese reichen“, betonte sie.

Damit viele dieser Quantenwechselwirkungen jedoch biologische Prozesse beeinflussen können, müssen sie bei Raumtemperatur funktionieren, was eine große Hürde darstellen kann. Wie jedoch andere quantenphysikalische und chemische Untersuchungen gezeigt haben, kann diese Quantendynamik bei diesen Temperaturen für kurze Zeiträume auftreten, aber lange genug, um für die physiologische Funktion von Bedeutung zu sein. Aiello und ihr QuBiT-Laborteam hoffen, dass weitere Forschungen zeigen werden, dass sie physiologische Prozesse kausal beeinflussen.

Als führende Stimme auf dem Gebiet der Quantenbiologie und als Leiter des QuBiT Lab versteht Aiello, wie wichtig es ist, die Vielfalt innerhalb des Quantenökosystems zu erhöhen. „Hochrangige Wissenschaftler müssen eine Rolle dabei spielen, die Branche integrativer zu gestalten“, betonte sie, „nicht als Retter, sondern als Verbündete.“ Um Verbündete zu sein, erklärte Aiello, dass diese Personen sich der Probleme und Vorurteile in diesem Bereich bewusst sein und sich für Frauen und andere Minderheitengruppen einsetzen sollten.

Aiello erwähnte auch, dass die Quantenkompetenz verbessert werden muss, damit das Fachgebiet vielfältiger wird. „Es gibt so viele Missverständnisse rund um Quanten; „Wir müssen die allgemeine Quantenkompetenz für alle mit einem Hochschulabschluss verbessern“, sagte sie. „Es ist wie früher beim Programmieren, wo nur eine Nischengruppe von Leuten programmieren konnte, und jetzt kann es jeder. Quantum ist insofern ähnlich, als derzeit nur wenige Menschen Zugang dazu haben. Wir müssen dies auf alle ausweiten; Quantenphysik ist notwendig, damit wir die Welt verstehen können, in der wir bereits leben.“

Kenna Hughes-Castleberry ist geschäftsführende Redakteurin bei Inside Quantum Technology und Wissenschaftskommunikatorin bei JILA (einer Partnerschaft zwischen der University of Colorado Boulder und NIST). Zu ihren schriftstellerischen Schwerpunkten zählen Deep Tech, Quantencomputing und KI. Ihre Arbeiten wurden unter anderem in National Geographic, Scientific American, Discover Magazine, New Scientist und Ars Technica vorgestellt.

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Quantencomputing, Forschungsprojekte, Sensing, Frauen im Quantum

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