Forskere skaber kvantemikroskop, der kan se det umulige

I et stort videnskabeligt spring, University of Queensland forskere har skabt et kvantemikroskop, der kan afsløre biologiske strukturer, som ellers ville være umulige at se.

Dette baner vejen for anvendelser inden for bioteknologi, og kunne strække sig langt ud over dette til områder lige fra navigation til medicinsk billeddannelse.

Mikroskopet er drevet af videnskaben om kvantesammenfiltring, en effekt Einstein beskrev som "uhyggelige interaktioner på afstand".

Professor Warwick Bowen, fra UQ's Quantum Optics Lab og ARC Center of Excellence for Engineered Quantum Systems (EQUS), sagde, at det var den første sammenfiltringsbaserede sensor med ydeevne ud over den bedst mulige eksisterende teknologi.

"Dette gennembrud vil sætte gang i alle mulige nye teknologier - fra bedre navigationssystemer til bedre MRI-maskiner, du navngiver det, " sagde professor Bowen.

"Forviklinger menes at ligge i hjertet af en kvanterevolution.

"Vi har endelig vist, at sensorer, der bruger det, kan erstatte eksisterende, ikke-kvanteteknologi.

"Dette er spændende - det er det første bevis på det paradigmeskiftende potentiale ved sammenfiltring for sansning."

Australiens Quantum Technologies Roadmap ser kvantesensorer anspore en ny bølge af teknologisk innovation inden for sundhedspleje, ingeniørarbejde, transport og ressourcer.

En stor succes for holdets kvantemikroskop var dets evne til at katapultere over en 'hård barriere' i traditionel lysbaseret mikroskopi.

UQ-teamets forskere (mod uret fra nederst til venstre) Caxtere Casacio, Warwick Bowen, Lars Madsen og Waleed Muhammad justerer kvantemikroskopet.

"De bedste lysmikroskoper bruger klare lasere, der er milliarder af gange lysere end solen, " sagde professor Bowen.

"Skrøbelige biologiske systemer som en menneskelig celle kan kun overleve kort tid i dem, og dette er en stor vejspærring.

"Kvantesammenfiltringen i vores mikroskop giver 35 procent forbedret klarhed uden at ødelægge cellen, giver os mulighed for at se små biologiske strukturer, som ellers ville være usynlige.

"Fordelene er indlysende - fra en bedre forståelse af levende systemer, til forbedrede diagnostiske teknologier."

Professor Bowen sagde, at der var potentielt grænseløse muligheder for kvantesammenfiltring i teknologi.

"Entanglement er sat til at revolutionere computing, kommunikation og sansning, " han sagde.

"Absolut sikker kommunikation blev demonstreret for nogle årtier siden som den første demonstration af absolut kvantefordel i forhold til konventionelle teknologier.

"Beregning hurtigere end nogen mulig konventionel computer blev demonstreret af Google for to år siden, som den første demonstration af absolutte fordele inden for databehandling.

"Den sidste brik i puslespillet var at fornemme, og vi har nu lukket det hul.

"Dette åbner døren for nogle vidtrækkende teknologiske revolutioner."

Forskningen er publiceret i Natur .