В новый квантовый микроскоп можно увидеть невозможное
Ученые из Австралии и Германии создали квантовый микроскоп, в который мы сможем разглядеть молекулярные связи внутри клетки.
Это главный успех — до сих пор заглянуть внутрь живой клетки не мог никто.
Это даже назвали «твердым барьером» традиционной световой микроскопии.
А почему так сложно заглянуть внутрь клетки?
Дело в том, что световые микроскопы, которыми мы пользуемся сейчас, ограничены уровнем случайного шума от элементарных частиц света — фотонов.
Фотоны определяют чувствительность, разрешение и скорость оптических приборов.
Обычно для улучшения изображения разработчики увеличивают интенсивность света и заменяют его обычные источники лазером.
В лучших световых микроскопах используют очень яркие лазеры — в миллиарды раз ярче Солнца.
Но лазерные микроскопы не всегда можно использовать — яркие лазеры могут разрушить живую клетку, ведь они очень хрупкие.
И что делать?
Проблему решили исследователи из Университета Квинсленда.
Они предположили, что биологическую визуализацию можно улучшить не делая лазер ярче, а используя квантовые фотонные корреляции.
Вместе с немецкими коллегами из Ростокского университета они получили отношение сигнал/шум на 35 процентов выше, чем в самых мощных микроскопах.
Микроскоп основан на науке о квантовой запутанности — эффекте, который Эйнштейн описал как «жуткие взаимодействия на расстоянии». Запутанные частицы влияют на выбор состояния друг друга, даже если между ними больше тысячи километров — это очень сложно представить.
Такой микроскоп создает два фотона. Один запутанный фотон взаимодействует с объектом и меняет свои свойства одновременно с изменением свойств запутанной с ним частицы. А другой фотон, оставшийся в приборе, получает от него информацию об исследуемом образце.
Это первый в мире датчик на основе запутывания с характеристиками, превосходящие лучшие из существующих технологий — это настоящий прорыв в науке.
Что нас ждет с новыми квантовыми технологиями?
Новая разработка означает, что нас ждут новейшие навигационные системы, более совершенные аппараты МРТ.
Квантовая запутанность в новом микроскопе делает картинку на 35 процентов четче, чем в самых мощных микроскопах, не разрушая ее. Теперь мы видим мельчайшие биологические структуры, которые раньше разглядеть было невозможно.
Вообще, квантовые датчики, основанные на принципе запутанности — это сильнейший триггер для технологических инноваций в вычислениях, коммуникациях, здравоохранении, машиностроении и транспорте.
Мы всё активнее осваиваем квантовые технологии, и мир вокруг нас стремительно меняется.
