Vedci z Austrálie a Nemecka vytvorili kvantový mikroskop schopný vidieť predtým neviditeľné bunkové štruktúry. Podľa autorov to otvára cestu pre vytváranie nových biotechnológií a praktických aplikácií – od navigácie až po medicínske zobrazovanie.
Produktivita svetelných mikroskopov je limitovaná úrovňou náhodného šumu vytváraného elementárnymi časticami svetla - kvantami elektromagnetického žiarenia, alebo fotónmi. Diskrétnosť fotónov určuje citlivosť, rozlíšenie a rýchlosť optických zariadení. Na optimalizáciu týchto parametrov sa vývojári zvyčajne snažia zvýšiť intenzitu svetla a nahradiť jeho obvyklé zdroje laserovými. Ale použitie laserových mikroskopov nie je vždy možné pri štúdiu biologických systémov, pretože jasné lasery môžu zničiť živú bunku.
Výskumníci z University of Queensland navrhli, že biologické zobrazovanie možno zlepšiť bez zvýšenia intenzity svetla pomocou kvantových fotónových korelácií. Spolu s nemeckými kolegami experimentálne dokázali, že pomocou kvantových korelácií je možné bez fotodeštrukcie získať pomer signálu k šumu o 35 % vyšší ako pri bežnej mikroskopii. Rýchlosť spracovania obrazu je pri tejto technológii oveľa vyššia.
Odporúčanie redakcie: O kvantových počítačoch jednoduchými slovami
Autori vytvorili zariadenie, ktoré je koherentným mikroskopom s rozlíšením pod vlnovou dĺžkou a jasným kvantovo korelovaným svetlom, ktoré umožňuje vizualizáciu molekulárnych väzieb vo vnútri bunky.
Mikroskop je založený na vede o kvantovom prepletení, čo je efekt, ktorý Einstein opísal ako desivé interakcie na diaľku. Ide o prvý senzor na svete založený na zapletení s výkonom, ktorý prekonáva to najlepšie z existujúcich technológií. Podľa odborníkov tento prielom povedie k objaveniu sa rôznych typov nových technológií - od najnovších navigačných systémov až po pokročilejšie prístroje MRI.
Predpokladá sa, že zapletenie je jadrom kvantovej revolúcie. Nové senzory využívajúce tento princíp by mohli nahradiť existujúce nekvantové technológie. Najlepšie svetové mikroskopy používajú jasné lasery, ktoré sú miliardy krát jasnejšie ako Slnko. Krehké biologické systémy, ako je ľudská bunka, znesú ich svetlo len veľmi krátko, a to je vážna prekážka. Kvantové zapletenie v novom mikroskope poskytuje o 35 % lepšie rozlíšenie bez zničenia bunky, čo umožňuje vidieť najmenšie biologické štruktúry, ktoré by inak boli neviditeľné.
Za hlavný úspech novej metódy považujú autori prekonanie takzvanej „tvrdej bariéry“ tradičnej svetelnej mikroskopie, ktorá nedokáže preniknúť do vnútra živej bunky.
Prečítajte si tiež:
je jasné, že text vytvorili naši autentickí ukrajinskí novinári