Scienziati provenienti da Australia e Germania hanno creato un microscopio quantistico in grado di vedere strutture cellulari precedentemente invisibili. Secondo gli autori, questo apre la strada alla creazione di nuove biotecnologie e applicazioni pratiche, dalla navigazione all'imaging medico.
La produttività dei microscopi ottici è limitata dal livello di rumore casuale creato dalle particelle elementari di luce - quanti di radiazione elettromagnetica o fotoni. La discrezione dei fotoni determina la sensibilità, la risoluzione e la velocità dei dispositivi ottici. Per ottimizzare questi parametri, gli sviluppatori di solito vanno aumentando l'intensità della luce e sostituendo le sue solite sorgenti con quelle laser. Ma l'uso di microscopi laser non è sempre possibile quando si studiano i sistemi biologici, perché i laser luminosi possono distruggere una cellula vivente.
I ricercatori dell'Università del Queensland hanno suggerito che l'imaging biologico può essere migliorato senza aumentare l'intensità della luce, utilizzando correlazioni di fotoni quantistici. Insieme ai colleghi tedeschi, hanno dimostrato sperimentalmente che con l'aiuto delle correlazioni quantistiche è possibile ottenere un rapporto segnale-rumore superiore del 35% rispetto alla microscopia convenzionale senza fotodistruzione. La velocità di elaborazione delle immagini è molto più elevata con questa tecnologia.
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Gli autori hanno creato un dispositivo che è un microscopio coerente con risoluzione subwavelength e luce correlata quantistica brillante, che consente la visualizzazione dei legami molecolari all'interno della cellula.
Il microscopio si basa sulla scienza dell'entanglement quantistico, un effetto descritto da Einstein interazioni spaventose a distanza. È il primo sensore al mondo basato sull'entanglement con prestazioni che superano il meglio delle tecnologie esistenti. Secondo gli esperti, questa svolta porterà alla comparsa di vari tipi di nuove tecnologie, dai più recenti sistemi di navigazione alle macchine MRI più avanzate.
Si ritiene che l'entanglement sia al centro della rivoluzione quantistica. Nuovi sensori che utilizzano questo principio potrebbero sostituire le tecnologie non quantistiche esistenti. I migliori microscopi del mondo utilizzano laser luminosi miliardi di volte più luminosi del Sole. Sistemi biologici fragili, come la cellula umana, possono resistere alla loro luce solo per un tempo molto breve, e questo è un serio ostacolo. L'entanglement quantistico nel nuovo microscopio fornisce una risoluzione migliorata del 35% senza distruggere la cellula, consentendo di vedere le strutture biologiche più piccole che altrimenti sarebbero invisibili.
Gli autori ritengono che il principale successo del nuovo metodo sia il superamento della cosiddetta "barriera dura" della microscopia ottica tradizionale, che non è in grado di penetrare all'interno di una cellula vivente.
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