Έχει δημιουργηθεί ένα κβαντικό μικροσκόπιο που μπορεί να δει το αδύνατο

Σε ένα μεγάλο επιστημονικό άλμα, οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Κουίνσλαντ δημιούργησαν ένα κβαντικό μικροσκόπιο που μπορεί να αποκαλύψει βιολογικές δομές που διαφορετικά θα ήταν αδύνατον να δουν.

Αυτό ανοίγει το δρόμο για εφαρμογές στη βιοτεχνολογία και θα μπορούσε να επεκταθεί περαιτέρω σε τομείς που κυμαίνονται από πλοήγηση έως ιατρική απεικόνιση.

Το μικροσκόπιο τροφοδοτείται από κβαντική εμπλοκή, ένα αποτέλεσμα που ο Αϊνστάιν περιέγραψε ως «τρομακτικές αλληλεπιδράσεις από απόσταση».

Ένα κβαντικό μικροσκόπιο στο Πανεπιστήμιο του Queensland, έτοιμο να επικεντρωθεί στη βιολογία που προηγουμένως ήταν αδύνατο να δούμε. Πίστωση: Πανεπιστήμιο του Queensland

Ήταν ο πρώτος αισθητήρας βασισμένος στην εμπλοκή με απόδοση πέρα ​​από την τρέχουσα καλύτερη δυνατή τεχνολογία, δήλωσε ο καθηγητής Warwick Bowen, από το Εργαστήριο Κβαντικής Οπτικής στο Πανεπιστήμιο του Queensland και το ARC Center of Excellence for Engineering Quantum Systems (EQUS).

Ο καθηγητής Bowen είπε: “Αυτή η σημαντική ανακάλυψη θα ξεκλειδώσει κάθε είδους νέες τεχνολογίες – από καλύτερα συστήματα πλοήγησης έως καλύτερα μηχανήματα μαγνητικής τομογραφίας, το ονομάζετε.”

«Η εμπλοκή πιστεύεται ότι βρίσκεται στο επίκεντρο της κβαντικής επανάστασης. Τελικά αποδείξαμε ότι οι αισθητήρες που το χρησιμοποιούν μπορούν να αντικαταστήσουν την τρέχουσα μη κβαντική τεχνολογία.

“Αυτό είναι συναρπαστικό – είναι η πρώτη απόδειξη ότι η εμπλοκή μπορεί να αλλάξει το παράδειγμα για την αίσθηση.”

Ο Χάρτης πορείας της Quantum Technologies της Αυστραλίας βλέπει τους κβαντικούς αισθητήρες να προωθούν ένα νέο κύμα τεχνολογικών καινοτομιών στον τομέα της υγειονομικής περίθαλψης, της μηχανικής, των μεταφορών και των πόρων.

Η μεγάλη επιτυχία του κβαντικού μικροσκοπίου της ομάδας ήταν η ικανότητά της να ξεπεράσει ένα «στερεό φράγμα» σε μια συμβατική μικροσκοπία με βάση το φως.

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Κουίνσλαντ (αριστερόστροφα από κάτω αριστερά) Kaxteri Casasio, Warwick Bowen, Lars Madsen και Walid Mohamed ευθυγραμμίζουν το κβαντικό μικροσκόπιο.

“Τα καλύτερα οπτικά μικροσκόπια χρησιμοποιούν φωτεινά λέιζερ που είναι δισεκατομμύρια φορές πιο φωτεινά από τον ήλιο”, δήλωσε ο καθηγητής Bowen.

«Τα εύθραυστα βιολογικά συστήματα όπως το ανθρώπινο κύτταρο μπορούν να επιβιώσουν μόνο για μικρό χρονικό διάστημα σε αυτά και αυτό είναι ένα μεγάλο εμπόδιο.

«Η κβαντική εμπλοκή στο μικροσκόπιο μας παρέχει 35% βελτιωμένη σαφήνεια χωρίς να καταστρέψουμε το κύτταρο, επιτρέποντάς μας να δούμε μικροσκοπικές βιολογικές δομές που διαφορετικά θα ήταν αόρατες.

“Τα οφέλη είναι ξεκάθαρα – από την καλύτερη κατανόηση των συστημάτων διαβίωσης έως τις βελτιωμένες διαγνωστικές τεχνικές.”

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Κουίνσλαντ (αριστερόστροφα από κάτω αριστερά) Kaxteri Casasio, Warwick Bowen, Lars Madsen και Walid Mohamed ευθυγραμμίζουν το κβαντικό μικροσκόπιο. Πίστωση: Πανεπιστήμιο του Queensland

Ο καθηγητής Bowen είπε ότι υπάρχουν απεριόριστες ευκαιρίες για κβαντική εμπλοκή στην τεχνολογία.

«Το Entanglement είναι έτοιμο να φέρει επανάσταση στον υπολογιστή, την επικοινωνία και την αίσθηση», είπε. «Η απόλυτα ασφαλής επικοινωνία αποδείχθηκε πριν από αρκετές δεκαετίες ως η πρώτη επίδειξη ενός απόλυτου ποσοτικού πλεονεκτήματος έναντι των παραδοσιακών τεχνολογιών.

Ο υπολογισμός είναι ταχύτερος από οποιονδήποτε δυνητικό συμβατικό υπολογιστή που είχε επιδείξει η Google πριν από δύο χρόνια, ως η πρώτη απόδειξη απόλυτου πλεονεκτήματος στον υπολογιστή.

“Το τελευταίο κομμάτι του παζλ ήταν αίσθηση και τώρα γεφυρώσαμε αυτό το κενό.

“Αυτό ανοίγει την πόρτα σε ορισμένες τεχνολογικές επαναστάσεις μεγάλης κλίμακας.”

Αναφορά: 9 Ιουνίου 2021, φύση.
DOI: 10.1038 / s41586-021-03528-w

Η έρευνα υποστηρίχθηκε από το Γραφείο Επιστημονικής Έρευνας Πολεμικής Αεροπορίας των ΗΠΑ και από το Αυστραλιανό Συμβούλιο Έρευνας.