Bratislava 10. júna 2021 (HSP/Sputnik/Foto:Pixabay)
Vedci z Austrálie a Nemecka vytvorili kvantový mikroskop, ktorý dokáže vidieť predtým neviditeľné bunkové štruktúry. Podľa autorov to otvára cestu k vytváraniu nových biotechnológií a praktických aplikácií – od navigácie po lekárske zobrazovanie. Výsledky výskumu sú publikované v časopise Nature
Výkon svetelných mikroskopov je obmedzený úrovňou náhodného šumu spôsobeného elementárnymi časticami svetla
Výkon svetelných mikroskopov je obmedzený úrovňou náhodného šumu spôsobeného elementárnymi časticami svetla – kvantami elektromagnetického žiarenia alebo fotónmi. Diskrétnosť fotónov určuje citlivosť, rozlíšenie a rýchlosť optických prístrojov.
S cieľom optimalizácie týchto parametrov sa vývojári zvyčajne vydávajú cestou zvyšovania intenzity svetla a nahrádzaním konvenčných zdrojov laserovými. Použitie laserových mikroskopov však nie je vždy možné pri skúmaní biologických systémov, pretože jasné lasery môžu zničiť živú bunku.
Vedci z Queenslandskej univerzity predpokladali, že biologické zobrazovanie je možné zlepšiť bez zvýšenia intenzity svetla pomocou kvantových fotónových korelácií. Spolu s nemeckými kolegami z Univerzity v Rostocku experimentálne dokázali, že pomocou kvantových korelácií je možné získať pomer signálu k šumu, ktorý je o 35 percent vyšší ako u konvenčného mikroskopu bez fotopoškodenia. Vďaka tejto technológii je aj rýchlosť spracovania obrazu oveľa vyššia.
Autori vytvorili zariadenie, ktoré je uceleným Ramanovým mikroskopom s rozlíšením subvlnových dĺžok a jasným kvantovo korelovaným osvetlením, ktoré umožňuje vizualizáciu molekulárnych spojení vnútri bunky.
“Mikroskop je založený na vede o kvantovom zapletení – účinku, ktorý Einstein popísal ako, strašidelné interakcie na diaľku’,” uvádza tlačová správa Queenslandskej univerzity slová vedúceho výskumu, profesora Warwicka Bowena z Laboratória kvantovej optiky a Centra excelentnosti pre inžinierske kvantové systémy Austrálskej rady pre výskum.
“Toto je prvý senzor zapletenia na svete s výkonom, ktorý predčí najlepšie dostupné technológie.”
“Tento prielom povedie k najrôznejším novým technológiám, od najnovších navigačných systémov po pokročilejšie prístroje pre magnetickú rezonanciu,” hovorí profesor Bowen. “Predpokladá sa, že zapletenie je základom kvantovej revolúcie. Konečne sme preukázali, že senzory využívajúce tento princíp môžu nahradiť existujúce nekvantové technológie”.
“Najlepšie svetelné mikroskopy používajú jasné lasery, ktoré sú miliardukrát jasnejšie ako slnko,” pokračuje vedec.
.“Krehké biologické systémy, ako je ľudská bunka, vydržia ich svetlo len veľmi krátku dobu, čo je hlavnou prekážkou. Kvantové zapletenie v našom mikroskope poskytuje o 35 percent lepšiu jasnosť bez zničenia bunky, čo nám umožňuje vidieť drobné biologické štruktúry, ktoré by inak boli neviditeľné. “
Autori sa domnievajú, že hlavným úspechom novej metódy je prekonanie takzvanej “pevnej bariéry” tradičného svetelného mikroskopu, ktorá nie je schopná preniknúť do živej bunky.
Austrálsky plán kvantovej technológie považuje kvantové senzory založené na princípe zapletenia za spúšťač technologických inovácií v oblasti výpočtovej techniky, komunikácie, zdravotníctva, strojárstva a dopravy.
0.0°C
.jpg)
.jpg)
