Forskare från Australien och Tyskland har skapat ett kvantmikroskop som kan se tidigare osynliga cellstrukturer. Enligt författarna öppnar detta vägen för skapandet av ny bioteknik och praktiska tillämpningar – från navigering till medicinsk bildbehandling.
Produktiviteten hos ljusmikroskop begränsas av nivån av slumpmässigt brus som skapas av elementära partiklar av ljus - kvanta av elektromagnetisk strålning, eller fotoner. Fotonernas diskrethet avgör känsligheten, upplösningen och hastigheten hos optiska enheter. För att optimera dessa parametrar går utvecklare vanligtvis genom att öka ljusintensiteten och ersätta sina vanliga källor med laserkällor. Men användningen av lasermikroskop är inte alltid möjlig när man studerar biologiska system, eftersom ljusa lasrar kan förstöra en levande cell.
Forskare från University of Queensland har föreslagit att biologisk avbildning kan förbättras utan att öka ljusintensiteten med hjälp av kvantfotonkorrelationer. Tillsammans med tyska kollegor bevisade de experimentellt att det med hjälp av kvantkorrelationer är möjligt att få ett signal-brusförhållande som är 35 % högre än med konventionell mikroskopi utan fotodestruktion. Bildbehandlingshastigheten är mycket högre med denna teknik.
Redaktörens rekommendation: Om kvantdatorer i enkla ord
Författarna skapade en enhet som är ett koherent mikroskop med subvåglängdsupplösning och starkt kvantkorrelerat ljus, vilket möjliggör visualisering av molekylära bindningar inuti cellen.
Mikroskopet är baserat på vetenskapen om kvantintrassling, en effekt som Einstein beskrev som skrämmande interaktioner på avstånd. Det är världens första intrasslingsbaserade sensor med prestanda som överträffar det bästa av befintliga teknologier. Enligt experter kommer detta genombrott att leda till uppkomsten av olika typer av ny teknik - från de senaste navigationssystemen till mer avancerade MRI-maskiner.
Entanglement tros vara kärnan i kvantrevolutionen. Nya sensorer som använder denna princip skulle kunna ersätta befintliga icke-kvantteknologier. Världens bästa mikroskop använder ljusa lasrar som är miljarder gånger ljusare än solen. Bräckliga biologiska system, som den mänskliga cellen, kan bara motstå sitt ljus under mycket kort tid, och detta är ett allvarligt hinder. Kvantintrassling i det nya mikroskopet ger 35 % förbättrad upplösning utan att förstöra cellen, vilket gör att de minsta biologiska strukturerna kan ses som annars skulle vara osynliga.
Författarna anser att den nya metodens främsta framgång är att övervinna den så kallade "hårda barriären" av traditionell ljusmikroskopi, som inte kan tränga in i en levande cell.
Läs också:
det är tydligt att texten skapades av våra autentiska ukrainska journalister