Cercetătorii australieni dezvoltă un microscop cuantic

Oamenii de știință australieni dezvoltă un microscop care funcționează cu 35% mai multă claritate, sporind speranța îmbunătățirilor în imagistica medicală. Cercetătorii au construit un microscop care poate capta imaginu cu structuri biologice minuscule care anterior nu erau vizibile, în ceea ce a fost descris ca un pas semnificativ pentru tehnologia cuantică. Se crede că este pentru prima dată când tehnologia cuantică s-a îmbunătățit la microscopurile cu lumină existente, ceea ce în viitor ar putea duce la îmbunătățiri ale sistemelor de imagistică medicală și de navigație. Tehnologiile cuantice se bazează pe principiile fizicii cuantice, utilizate pentru a descrie modul în care se comportă sistemele minuscule precum atomii și particulele subatomice. Microscopul cuantic funcționează cu 35% mai multă claritate – la scara legăturilor dintre atomii dintr-o celulă – decât tehnicile de imagistică de ultimă generație.

Deși este încă o dovadă timpurie a conceptului, se speră să aibă în cele din urmă aplicații pe scară largă, inclusiv îmbunătățirea scanărilor RMN și studierea degenerării nervoase și a efectelor antibioticelor. Cercetătorul principal, Warwick Bowen, de la Universitatea din Queensland, a declarat că microscopul cuantic a depășit tehnologiile convenționale. „Am arătat că este posibil să depășim limitele fizicii clasice, să vedem lucruri pe care nu le-ai putea vedea la un microscop obișnuit”, a spus el. O problemă obișnuită în imagistica structurilor minuscule este raportul semnalului emis de lucrurile pe care cercetătorii încearcă să le privească în comparație cu fluctuațiile de lumină aleatorii din fundalul unei imagini. Oamenii de știință au depășit anterior această problemă prin creșterea intensității sursei de lumină a microscopului, folosind lasere de miliarde de ori mai strălucitoare decât soarele – inclusiv în tehnici care au câștigat premiul Nobel pentru chimie în 2014. Acest lucru poate provoca probleme în probele biologice studiate, a spus prof. Brant Gibson de la RMIT, care nu a fost implicat în studiu. „Sunt distruți compușii biologici, își schimbă comportamentul”, a spus Bowen. „Se întâmplă tot felul de lucruri care fac foarte dificilă interpretarea a ceea ce se întâmplă în sistemele biologice.” Pentru a obține o imagine mai clară, noul microscop folosește tehnologia cuantică pentru a reduce fluctuațiile de lumină aleatorii din interiorul unei imagini. Funcționează implicând încurcarea cuantică, un fenomen în care fotonii de lumină sunt legați între ei – un efect pe care Einstein l-a descris ca „interacțiune înfricoșătoare la distanță”. Microscopul studiază vibrațiile moleculare din interiorul unei celule. „Practic vă spune despre ce legături chimice există în anumite regiuni ale celulei”, a spus Bowen. „A fost demonstrat că poate distinge celulele canceroase de celulele sănătoase.” „Dacă această tehnică propusă poate extrage mai multe informații din utilizarea nivelurilor de lumină nu atât de intense, atunci cred că este un rezultat destul de profund”, a spus Gibson. Prof. Dayong Jin de la Universitatea de Tehnologie din Sydney, care nu a fost implicat în cercetare, a declarat că va fi nevoie de timp pentru ca noua tehnologie de imagistică să fie adoptată pe scară largă. Jin citează cercetarea câștigătoare a premiului Nobel din 2014 ca exemplu: a fost dezvoltată pentru prima dată la începutul anilor 1990, dar a durat mai mult de un deceniu pentru a fi adoptată în laboratoarele din întreaga lume.

„Sperăm că în decurs de 10 ani microscopia cuantică poate fi dezvoltată și îmbunătățită pe scară largă”, a spus Jin. Cercetătorii speră să îmbunătățească în continuare performanțele noului microscop, pentru a oferi o imagine de aproximativ 10 ori mai clară decât tehnologia existentă. Multe guverne din întreaga lume au investit mult în tehnologia cuantică. Centrul de cercetare al armatei australiene a identificat-o ca având potențialul pentru „capabilități fără precedent în detecție, imagistică, comunicații și calcul”. Dezvoltarea unor senzori sofisticati precum acest microscop constituie, de asemenea, o etapă cheie în foaia de parcurs pentru tehnologiile cuantice din Marea Britanie. În 2019, Google a declarat că a atins „supremația cuantică” – că a construit un computer cuantic capabil să depășească cel mai bun supercomputer tradițional din lume. Cercetarea cu microscopie cuantică a fost parțial finanțată de forțele aeriene americane și a fost publicată în prestigioasa revistă Nature. Primul autor al studiului a fost Catxere Casacio. Sursa: theguardian.com/