Forskere fra Australia og Tyskland har laget et kvantemikroskop som er i stand til å se tidligere usynlige cellestrukturer. Ifølge forfatterne åpner dette veien for etableringen av ny bioteknologi og praktiske anvendelser – fra navigasjon til medisinsk bildebehandling.
Produktiviteten til lysmikroskoper er begrenset av nivået av tilfeldig støy skapt av elementære partikler av lys - kvanta av elektromagnetisk stråling, eller fotoner. Diskretheten til fotoner bestemmer følsomheten, oppløsningen og hastigheten til optiske enheter. For å optimalisere disse parametrene går utviklere vanligvis ved å øke lysintensiteten og erstatte de vanlige kildene med laser. Men bruk av lasermikroskop er ikke alltid mulig når man studerer biologiske systemer, fordi lyse lasere kan ødelegge en levende celle.
Forskere fra University of Queensland har antydet at biologisk avbildning kan forbedres uten å øke lysintensiteten ved å bruke kvantefotonkorrelasjoner. Sammen med tyske kolleger beviste de eksperimentelt at det ved hjelp av kvantekorrelasjoner er mulig å oppnå et signal-til-støyforhold som er 35 % høyere enn med konvensjonell mikroskopi uten fotodestruksjon. Hastigheten på bildebehandling er mye høyere med denne teknologien.
Redaktørens anbefaling: Om kvantedatamaskiner i enkle ord
Forfatterne skapte en enhet som er et sammenhengende mikroskop med subbølgelengdeoppløsning og sterkt kvantekorrelert lys, som tillater visualisering av molekylære bindinger inne i cellen.
Mikroskopet er basert på vitenskapen om kvanteforviklinger, en effekt som Einstein beskrev som skumle interaksjoner på avstand. Det er verdens første sammenfiltringsbaserte sensor med ytelse som overgår det beste av eksisterende teknologier. Ifølge eksperter vil dette gjennombruddet føre til fremkomsten av ulike typer nye teknologier - fra de nyeste navigasjonssystemene til mer avanserte MR-maskiner.
Sammenfiltring antas å være kjernen i kvanterevolusjonen. Nye sensorer som bruker dette prinsippet kan erstatte eksisterende ikke-kvanteteknologier. Verdens beste mikroskoper bruker lyssterke lasere som er milliarder av ganger lysere enn solen. Skjøre biologiske systemer, som menneskecellen, tåler bare lyset deres i svært kort tid, og dette er en alvorlig hindring. Kvantesammenfiltring i det nye mikroskopet gir 35 % forbedret oppløsning uten å ødelegge cellen, slik at de minste biologiske strukturene kan sees som ellers ville vært usynlige.
Forfatterne anser at hovedsuksessen til den nye metoden er å overvinne den såkalte "harde barrieren" til tradisjonell lysmikroskopi, som ikke er i stand til å trenge inn i en levende celle.
Les også:
det er tydelig at teksten ble laget av våre autentiske ukrainske journalister