Veliko otkriće u kvantnim obradama slika može dovesti do razvoja naprednih oblika mikroskopije koji bi mogli koristiti u budućim medicinskim istraživanjima. Postavlja se pitanje: do kakvog otkrića je došlo?
Teoretska pozadina
Tim fizičara Sveučilišta u Glasgowu i Sveučilišta Heriot-Watt pronašli su novi način stvaranja detaljnih mikroskopskih slika u okolnostima u kojima konvencionalni mikroskopi ne bi uspjeli. U njihovom radu, tim opisuje kako su napravili slike pomoću kvantnog fenomena poznatog kao Hong-Ou-Mandelova (HOM) interferencija.
HOM interferencija događa se kada kvantno zapetljani fotoni prolaze kroz staklenu prizmu koja razdvaja svjetlosne zrake. Ona može pretvoriti jednu svjetlosnu zraku u dvije različite. Unutar te prizme fotoni se mogu reflektirati iznutra ili biti izbačeni prema vani. Kad fotoni su identični, oni će uvijek napustiti prizmu u istom smjeru. Ovaj proces znanstvenici nazivaju grupiranje fotona. Kad fotoni se mjere fotodetektorima na kraju puta prelomljene svjetlosne zrake, dolazi do zanimljive pojave. Dogodi se da grupirani fotoni prilaze samo jednom detektoru.
Primjena u praksi
Ovakav fenomen naziva se Hong-Ou-Mandelov (HOM) efekt, koji objašnjava savršenu zapetljanost dvaju fotona. On se trenutno primjenjuje tijekom rada kvantnim računalima i kvantne detekcije površina. Međutim, tim znanstvenika iz Glasgowa želi ga primjeniti u mikroskopiji. Njihov plan je koristiti fotonski osjetljive kamere kako bi izmjerili sve grupe fotona i tako dobili jasne mikroskopske slike površina.
Znanstvenici tvrde da postoje dvije glavne prednosti ovakvih obrada slika. Primjenom HOM efekta, prva prednost ovakvih mikroskopa je da nemaju potrebe za korištenjem konvencionalnog svjetla za detektiranje prozirnih stanica. Druga prednost vezana je za stabilnost i kvalitetu slika. Optički mikroskopi i površine na kojima stoje trebaju biti savršeno mirne – u protivnom slike bi bile premutne. Kvantni mikroskopi ne zahtijevaju potrebu za stabilnošću kako bi slika bila dobre kvalitete, pošto oni jedino mjere korelacije među fotonima.
Daljnjim istraživanjima čini se sve vjerojatnije da će se moći lakše promatrati spojeve poput DNA ili staničnih organela. Tek je pitanje vremena kada će to zapravo postati moguće.
Izvor:
- University of Glasgow (11. travnja 2022.). Imaging breakthrough could aid development of quantum microscopes.
Ja sam Marko Matas. Diplomirao sam studij pedagogije i nastavničkog smjera anglistike u Zadru. Bez obzira, vrlo sam znatiželjan te obožavam istraživati i druge znanosti. U slobodno vrijeme najviše proučavam astronomiju, povijest i biologiju te pronalazim manje poznate činjenice o istima.
