Учені з Австралії і Німеччини створили квантовий мікроскоп, здатний розгледіти невидимі раніше клітинні структури. На думку авторів, це відкриває шлях для створення нових біотехнологій і практичних застосунків – від навігації до медичної візуалізації.
Продуктивність світлових мікроскопів обмежена рівнем випадкового шуму, який створюють елементарні частки світла – кванти електромагнітного випромінювання, або фотони. Дискретність фотонів визначає чутливість, роздільну здатність і швидкість оптичних приладів. Для оптимізації цих параметрів розробники зазвичай йдуть шляхом збільшення інтенсивності світла і заміни його звичайних джерел лазерними. Але використання лазерних мікроскопів не завжди можливе при дослідженні біологічних систем, оскільки яскраві лазери можуть зруйнувати живу клітину.
Дослідники з Університету Квінсленда припустили, що біологічна візуалізація може бути поліпшена без збільшення інтенсивності світла, за допомогою квантових фотонних кореляцій. Разом з німецькими колегами вони експериментально довели, що за допомогою квантових кореляцій можна отримати відношення сигнал/шум на 35% вище, ніж при звичайній мікроскопії без фоторуйнування. Значно вища при такій технології і швидкість обробки зображень.
Рекомендація редакції: Про квантові комп’ютери простими словами
Автори створили установку, що є когерентним мікроскопом з субхвильовою роздільною здатністю і яскравим квантово-корельованим світлом, що дозволяє візуалізувати молекулярні зв’язки всередині клітини.
Мікроскоп заснований на науці про квантову заплутаність – ефекті, який Ейнштейн описав як страшні взаємодії на відстані. Це перший у світі сенсор на основі заплутування з характеристиками, що перевершують кращі з існуючих технологій. На думку фахівців, цей прорив призведе до появи різних видів нових технологій – від новітніх навігаційних систем до досконаліших апаратів МРТ.
Вважається, що заплутаність лежить в основі квантової революції. Нові сенсори, які використовують цей принцип, можуть замінити існуючі неквантові технології. В кращих світових мікроскопах використовуються яскраві лазери, які в мільярди разів яскравіше Сонця. Тендітні біологічні системи, такі як людська клітина, можуть витримати їх світло лише дуже короткий час, і це серйозна перешкода. Квантова заплутаність в новому мікроскопі забезпечує на 35% поліпшену чіткість без руйнування клітини, дозволяючи бачити найдрібніші біологічні структури, які в іншому випадку були б невидимі.
Головним успіхом нового методу автори вважають подолання так званого «твердого бар’єру» традиційної світлової мікроскопії, нездатної проникнути всередину живої клітини.
Читайте також:
видно, що текст створено нашими, автентичними укрАїнськими журналістами