Artistieke impressie van het werk van de nieuwe kwantummicroscoop van de University of Queensland. Krediet: Universiteit van Queensland
In een grote wetenschappelijke sprong hebben onderzoekers van de University of Queensland een kwantummicroscoop gemaakt die biologische structuren kan onthullen die anders onmogelijk te zien zouden zijn.
Dit maakt de weg vrij voor toepassingen in de biotechnologie en kan zich verder uitstrekken in gebieden variërend van navigatie tot medische beeldvorming.
De microscoop wordt aangedreven door kwantumverstrengeling, een effect dat Einstein beschreef als ‘angstaanjagende interacties op afstand’.
Een kwantummicroscoop aan de Universiteit van Queensland, klaar om zich te concentreren op biologie die voorheen onmogelijk te zien was. Krediet: Universiteit van Queensland
Het was de eerste op verstrengeling gebaseerde sensor met prestaties die verder gaan dan de huidige best mogelijke technologie, zei professor Warwick Bowen van het Laboratory of Quantum Optics van de University of Queensland en het ARC Centre of Excellence for Engineering Quantum Systems (EQUS).
“Deze doorbraak zal allerlei nieuwe technologieën ontsluiten – van betere navigatiesystemen tot betere MRI-machines, noem maar op”, zei professor Bowen.
“Verstrengeling wordt beschouwd als de kern van de kwantumrevolutie. We hebben eindelijk aangetoond dat de sensoren die het gebruiken de huidige niet-kwantumtechnologie kunnen vervangen.
“Dit is opwindend – het is het eerste bewijs dat verstrengeling paradigmaveranderend kan zijn voor detectie.”
De Australische Quantum Technologies Roadmap ziet dat kwantumsensoren een nieuwe golf van technologische innovaties in de gezondheidszorg, techniek, transport en hulpbronnen stimuleren.
Het grote succes van de kwantummicroscoop van het team was het vermogen om over een “vaste barrière” te springen in conventionele op licht gebaseerde microscopie.
Onderzoekers van de University of Queensland (tegen de klok in vanaf linksonder) Kaxteri Casasio, Warwick Bowen, Lars Madsen en Walid Mohamed richten de kwantummicroscoop op elkaar.
“De beste optische microscopen gebruiken heldere lasers die miljarden keren helderder zijn dan de zon”, zegt professor Bowen.
“Kwetsbare biologische systemen zoals de menselijke cel kunnen er maar korte tijd in overleven en dat is een groot obstakel.
“Quantum crosslinking in onze microscoop zorgt voor 35 procent verbeterde helderheid zonder de cel te vernietigen, waardoor we microscopisch kleine biologische structuren kunnen zien die anders onzichtbaar zouden zijn.
“De voordelen zijn duidelijk – van een beter begrip van levende systemen tot verbeterde diagnostische technieken.”
Onderzoekers van de University of Queensland (tegen de klok in vanaf linksonder) Kaxteri Casasio, Warwick Bowen, Lars Madsen en Walid Mohamed richten de kwantummicroscoop op elkaar. Krediet: Universiteit van Queensland
Professor Bowen zei dat er onbeperkte mogelijkheden zijn voor kwantumverstrengeling in technologie.
“Verstrengeling zal een revolutie teweegbrengen in computergebruik, communicatie en detectie”, zei hij. “Perfect veilige communicatie werd enkele decennia geleden gedemonstreerd als de eerste demonstratie van een absoluut kwantitatief voordeel ten opzichte van traditionele technologieën.
Computing is sneller dan elke potentiële conventionele computer die twee jaar geleden door Google werd gedemonstreerd, als het eerste bewijs van absoluut voordeel in computing.
“Het laatste stukje van de puzzel was voelen, en die kloof hebben we nu overbrugd.
“Dit opent de deur naar een aantal grootschalige technologische revoluties.”
Referentie: 9 juni 2021 natuur.
DOI: 10.1038 / s41586-021-03528-w
Het onderzoek werd ondersteund door het US Air Force Office of Scientific Research en de Australian Research Council.
‘Webgeek. Wannabe-denker. Lezer. Freelance reisevangelist. Liefhebber van popcultuur. Gecertificeerde muziekwetenschapper.’
