Zinātnieki no Austrālijas un Vācijas ir izveidojuši kvantu mikroskopu, kas spēj redzēt iepriekš neredzamas šūnu struktūras. Pēc autoru domām, tas paver ceļu jaunu biotehnoloģiju radīšanai un praktiskiem pielietojumiem – no navigācijas līdz medicīniskajai attēlveidošanai.
Gaismas mikroskopu produktivitāti ierobežo nejauša trokšņa līmenis, ko rada gaismas elementārdaļiņas - elektromagnētiskā starojuma kvanti jeb fotoni. Fotonu diskrētums nosaka optisko ierīču jutību, izšķirtspēju un ātrumu. Lai optimizētu šos parametrus, izstrādātāji parasti palielina gaismas intensitāti un aizstāj tās parastos avotus ar lāzera avotiem. Bet lāzera mikroskopu izmantošana ne vienmēr ir iespējama, pētot bioloģiskās sistēmas, jo spilgti lāzeri var iznīcināt dzīvu šūnu.
Pētnieki no Kvīnslendas universitātes ir ierosinājuši, ka bioloģisko attēlveidošanu var uzlabot, nepalielinot gaismas intensitāti, izmantojot kvantu fotonu korelācijas. Kopā ar vācu kolēģiem viņi eksperimentāli pierādīja, ka ar kvantu korelāciju palīdzību iespējams iegūt par 35% lielāku signāla un trokšņa attiecību nekā ar parasto mikroskopiju bez fotodestrukcijas. Izmantojot šo tehnoloģiju, attēlu apstrādes ātrums ir daudz lielāks.
Redaktora ieteikums: Par kvantu datoriem vienkāršos vārdos
Autori izveidoja ierīci, kas ir koherents mikroskops ar subviļņu garuma izšķirtspēju un spilgtu kvantu korelētu gaismu, kas ļauj vizualizēt molekulārās saites šūnā.
Mikroskops ir balstīts uz zinātni par kvantu sapīšanos, efektu, ko Einšteins aprakstīja kā biedējošas mijiedarbības no attāluma. Tas ir pasaulē pirmais uz sapīšanās balstīts sensors ar veiktspēju, kas pārspēj labākās esošās tehnoloģijas. Pēc ekspertu domām, šis izrāviens novedīs pie dažāda veida jaunu tehnoloģiju parādīšanās – no jaunākajām navigācijas sistēmām līdz modernākiem MRI aparātiem.
Tiek uzskatīts, ka sapīšanās ir kvantu revolūcijas pamatā. Jauni sensori, kas izmanto šo principu, varētu aizstāt esošās ne-kvantu tehnoloģijas. Pasaulē labākajos mikroskopos tiek izmantoti spilgti lāzeri, kas ir miljardiem reižu spožāki par Sauli. Trauslas bioloģiskās sistēmas, piemēram, cilvēka šūna, var tikai ļoti īsu laiku izturēt savu gaismu, un tas ir nopietns šķērslis. Kvantu sapīšanās jaunajā mikroskopā nodrošina par 35% uzlabotu izšķirtspēju, neiznīcinot šūnu, ļaujot saskatīt mazākās bioloģiskās struktūras, kas citādi būtu neredzamas.
Autori par galveno jaunās metodes panākumu uzskata tradicionālās gaismas mikroskopijas tā sauktās "cietās barjeras" pārvarēšanu, kas nespēj iekļūt dzīvā šūnā.
Lasi arī:
skaidrs, ka tekstu veidojuši mūsu autentiskie ukraiņu žurnālisti