Учени от Австралия и Германия създадоха квантов микроскоп, способен да вижда невидими преди това клетъчни структури. Според авторите това отваря пътя за създаването на нови биотехнологии и практически приложения – от навигация до медицинско изображение.
Производителността на светлинните микроскопи е ограничена от нивото на случаен шум, създаван от елементарни частици светлина - кванти на електромагнитно излъчване или фотони. Дискретността на фотоните определя чувствителността, разделителната способност и скоростта на оптичните устройства. За да оптимизират тези параметри, разработчиците обикновено преминават чрез увеличаване на интензитета на светлината и замяна на обичайните й източници с лазерни. Но използването на лазерни микроскопи не винаги е възможно при изучаване на биологични системи, тъй като ярките лазери могат да унищожат жива клетка.
Изследователи от Университета на Куинсланд предполагат, че биологичното изображение може да се подобри без увеличаване на интензитета на светлината, като се използват квантови фотонни корелации. Заедно с немски колеги те експериментално доказаха, че с помощта на квантови корелации е възможно да се получи съотношение сигнал/шум с 35% по-високо, отколкото при конвенционалната микроскопия без фотодеструкция. Скоростта на обработка на изображенията е много по-висока с тази технология.
Препоръка на редактора: За квантовите компютри с прости думи
Авторите създадоха устройство, което представлява кохерентен микроскоп с разделителна способност на подвълновата дължина и ярка квантово-корелирана светлина, което позволява визуализиране на молекулярни връзки вътре в клетката.
Микроскопът се основава на науката за квантовото заплитане, ефект, който Айнщайн описва като страшни взаимодействия от разстояние. Това е първият в света сензор, базиран на заплитане, с производителност, която надминава най-добрите съществуващи технологии. Според експертите този пробив ще доведе до появата на различни видове нови технологии - от най-новите навигационни системи до по-модерните апарати за ЯМР.
Смята се, че заплитането е в основата на квантовата революция. Нови сензори, използващи този принцип, биха могли да заменят съществуващите неквантови технологии. Най-добрите микроскопи в света използват ярки лазери, които са милиарди пъти по-ярки от Слънцето. Крехките биологични системи като човешката клетка могат да издържат на тяхната светлина само за много кратко време, а това е сериозна пречка. Квантовото заплитане в новия микроскоп осигурява 35% подобрена разделителна способност, без да разрушава клетката, което позволява да се видят най-малките биологични структури, които иначе биха били невидими.
Авторите смятат, че основният успех на новия метод е преодоляването на така наречената "твърда бариера" на традиционната светлинна микроскопия, която не може да проникне в живата клетка.
Прочетете също:
ясно е, че текстът е създаден от наши автентични украински журналисти