Vědci z Austrálie a Německa vytvořili kvantový mikroskop schopný vidět dříve neviditelné buněčné struktury. Podle autorů se tak otevírá cesta k vytváření nových biotechnologií a praktických aplikací – od navigace po lékařské zobrazování.
Produktivita světelných mikroskopů je limitována mírou náhodného šumu vytvářeného elementárními částicemi světla - kvanty elektromagnetického záření, neboli fotony. Diskrétnost fotonů určuje citlivost, rozlišení a rychlost optických zařízení. K optimalizaci těchto parametrů vývojáři obvykle jdou zvýšením intenzity světla a nahrazením jeho obvyklých zdrojů laserovými. Ale použití laserových mikroskopů není vždy možné při studiu biologických systémů, protože jasné lasery mohou zničit živou buňku.
Výzkumníci z University of Queensland navrhli, že biologické zobrazování lze zlepšit bez zvýšení intenzity světla pomocí kvantových fotonových korelací. Spolu s německými kolegy experimentálně dokázali, že pomocí kvantových korelací lze bez fotodestrukce získat o 35 % vyšší poměr signál/šum než u běžné mikroskopie. Rychlost zpracování obrazu je u této technologie mnohem vyšší.
Doporučení redakce: O kvantových počítačích jednoduchými slovy
Autoři vytvořili zařízení, které je koherentním mikroskopem s rozlišením subvlnových délek a jasným kvantově korelovaným světlem, které umožňuje vizualizaci molekulárních vazeb uvnitř buňky.
Mikroskop je založen na vědě o kvantovém provázání, efektu, který Einstein popsal jako děsivé interakce na dálku. Je to první senzor na světě založený na zapletení s výkonem, který překonává to nejlepší ze stávajících technologií. Podle odborníků tento průlom povede ke vzniku různých typů nových technologií - od nejnovějších navigačních systémů až po pokročilejší přístroje MRI.
Zapletení je považováno za jádro kvantové revoluce. Nové senzory využívající tento princip by mohly nahradit stávající nekvantové technologie. Nejlepší mikroskopy na světě používají jasné lasery, které jsou miliardykrát jasnější než Slunce. Křehké biologické systémy, jako je lidská buňka, snesou jejich světlo jen velmi krátkou dobu, a to je vážná překážka. Kvantové zapletení v novém mikroskopu poskytuje o 35 % lepší rozlišení bez zničení buňky, což umožňuje vidět ty nejmenší biologické struktury, které by jinak byly neviditelné.
Za hlavní úspěch nové metody autoři považují překonání tzv. „tvrdé bariéry“ tradiční světelné mikroskopie, která není schopna proniknout dovnitř živé buňky.
Přečtěte si také:
je jasné, že text vytvořili naši autentickí ukrajinští novináři