La Kvantinė technologija keičia mūsų požiūrį į mikroskopinį pasaulįTai, kas prieš kelis dešimtmečius atrodė kaip mokslinė fantastika – stebėti gyvas ląsteles itin detaliai jų nepažeidžiant, sekti kristale įstrigusios šviesos judėjimą ar fotografuoti atomus po vieną, – pradeda tapti įprastu reiškiniu pirmaujančiose pasaulio laboratorijose.
Dėl naujų kvantiniai mikroskopai, galintys įveikti klasikines skiriamosios gebos ribasMokslininkai griauna barjerus, kurie daugiau nei šimtmetį apibrėžė galimybių ribas. Nuo gyvų ląstelių optinės mikroskopijos, pagrįstos susietais fotonais, iki ultrašaltų dujų kvantinių simuliatorių ir 4D elektroninių mikroskopų – bendras tikslas aiškus: išgauti daug daugiau informacijos su mažiau šviesos ar mažesnėmis radiacijos dozėmis ir pamatyti struktūras, kurios anksčiau buvo tiesiogine prasme nematomos.
Klasikinė skiriamosios gebos riba ir kodėl įprasto apšvietimo nepakanka
Įprastame optiniame mikroskope, Gebėjimą atskirti smulkias detales riboja šviesos bangos ilgis Paprastai galima išskirti tik tas struktūras, kurių dydis yra bent maždaug pusė šio bangos ilgio.
Tai reiškia, kad naudojant standartinę matomą šviesą yra taškas, kuriame Negalite nuolat gerinti skiriamosios gebos vien tik padidindami vaizdą.Taip, galime priartėti, bet detalės pradeda blėsti, nes pats banginis šviesos pobūdis veikia kaip fizinės lubos.
Vienas akivaizdus būdas žengti toliau yra naudoti trumpesnio bangos ilgio šviesapavyzdžiui, violetinės ar net ultravioletinės (UV) spinduliuotės. Kuo trumpesnis bangos ilgis, tuo smulkesnes detales mikroskopas gali atskirti. Tačiau tai turi svarbų trūkumą: ši spinduliuotė turi daugiau energijos ir gali pažeisti arba sunaikinti gyvas ląsteles ir subtilias molekules, kažkas nepriimtino ląstelių biologijoje, medicinoje ar daugelyje didelio tikslumo eksperimentų.
Tyrėjai daugelį metų bandė rasti šią pusiausvyrą: Jei šviesos intensyvumas sumažinamas, kad mėginys neperkeptų, vaizdas tampa triukšmingas.Jis praranda kontrastą ir svarbias detales. Jei intensyvumas per daug padidinamas arba naudojama labai energinga spinduliuotė, mėginys patiria negrįžtamą žalą. Čia ir praverčia kvantinės fizikos idėjos.
Tradicinė optika nesugeba suderinti prasto apšvietimo, didelio jautrumo ir itin didelės skiriamosios gebos. Tokiu atveju naudojant kruopščiai paruošta kvantinė šviesa, pavyzdžiui, susietų fotonų porosTai leidžia mums apeiti kai kuriuos iš šių apribojimų ir atverti visiškai naują langą į mikro ir nano pasaulį.
Tarp „baisaus“ veiksmo ir tobulo vaizdo: kvantinis susietumas
Vienas ryškiausių šiuolaikinės fizikos reiškinių yra kvantinis susipynimasPagal kvantinę mechaniką, dvi dalelės gali būti taip glaudžiai susijusios, kad vienos būsena yra susijusi su kitos būsena, nepriklausomai nuo atstumo tarp jų. Albertas Einšteinas tai apibūdino kaip „baisų veiksmą per atstumą“, nes tai prieštaravo klasikinei intuicijai ir tam, ką siūlė jo paties reliatyvumo teorija.
Mikroskopijos kontekste šis susietumas reiškia susietų fotonų poros, vadinamos bifotonaisKvantiniu požiūriu bifotonas elgiasi beveik kaip viena sudėtinė dalelė, kurios impulsas yra maždaug dvigubai didesnis nei individualaus fotono.
Kvantinė mechanika mums primena, kad Kiekviena dalelė taip pat turi bangų pobūdįŠiame kontekste bangos ilgis yra atvirkščiai proporcingas impulsui: kuo didesnis impulsas, tuo trumpesnis bangos ilgis. Tai reiškia, kad kadangi bifotonas turi didesnį efektyvųjį impulsą, jo efektyvus bangos ilgis yra maždaug pusė palaidų fotonų, su kuriais jis buvo sukurtas.
Visa ši bangų ir dalelių sąveika yra įdomi, nes jei galėtume priversti mikroskopą veikti taip, tarsi jis naudotų šviesa, kurios bangos ilgis lygus puseiGalime matyti dvigubai mažesnes detales, nenaudodami ląstelėms energingesnės ar agresyvesnės spinduliuotės.
Šis sumanus kvantinio susietumo panaudojimas atveria duris technikoms, kurios, išlaikydamos fotonus švelniomis energijomis (pavyzdžiui, apie 400 nanometrų bangos ilgio violetinėje diapazone), Jie pasiekia skiriamąją gebą, panašią į ultravioletinių spindulių, tačiau jų veikimo trukmė yra daug trumpesnė., maždaug 200 nanometrų dydžio, bet nesunaikinant mėginio.
Kvantinė sutapimo mikroskopija (QMC): skiriamosios gebos padvigubinimas nekepant ląstelių
Tyrėjų grupė iš Kalifornijos technologijos institutas (Caltech) sukūrė techniką, vadinamą Kvantinė sutapimų mikroskopija (QMC)Šis metodas, žurnale „Nature Communications“ aprašytas kaip „kvantinių ląstelių mikroskopija ties Heisenbergo riba“, žada padvigubinti skiriamąją gebą, gaunamą naudojant įprastą optinį mikroskopą.
Pagrindinė QMC idėja yra pasinaudoti svertu fotonų poros, susipynusios ir sudarančios bifotonusŠie bifotonai elgiasi kaip vienas darinys, turintis dvigubai didesnį impulsą ir todėl trumpesnį efektyvųjį bangos ilgį. Taigi, sistema, naudojanti 400 nm šviesą (violetinio spektro pakraštyje), gali pasiekti panašią skiriamąją gebą kaip ir 200 nm šviesa (pilnajame ultravioletiniame spektre), tuo pačiu išlaikant ant mėginio nusėdančią energiją daug lengviau valdomame lygyje.
Mokytojas Lihong Wang, Kalifornijos technologijos instituto medicinos ir elektrotechnikos profesorius ir pagrindinis šio darbo autorius, labai vaizdžiai apibendrina: ląstelės „nesutaria“ su ultravioletiniais spinduliais, bet jei apšviestume 400 nm bangos ilgiu ir pasiektume tokį patį skiriamąjį gebos efektą kaip ir su 200 nm bangos ilgiu, Ląstelės yra „laimingos“, o mikroskopas toliau kaupia detales..
Šis metodas išsprendžia klasikinę dilemą vienu ypu: Norint pamatyti labai mažas struktūras, nebūtina naudoti itin energingos šviesos.Manipuliuojant kvantiniu susietumu ir būdu, kuriuo matuojami suporuotų fotonų atitikmenys, QMC sistema leidžia mikroskopui išgauti daugiau iš kiekvieno fotono, nepadidinant galimos žalos gyviems mėginiams.
Kitaip nei tradiciniai mikroskopai, kurie fiksuoja tik objekto detales, kurių dydis prilygsta pusei naudojamos šviesos bangos ilgio, QMC Tai leidžia matyti daug mažesnes struktūras naudojant mažiau kenksmingą šviesąBe to, tai daroma su eksperimentine konfigūracija, kuri, anot jos kūrėjų, jau yra perspektyvi sistema, o ne tik vienkartinė laboratorinė demonstracija.
Kaip veikia QMC žingsnis po žingsnio
Kad ši idėja būtų įgyvendinta, „Caltech“ komanda sukūrė optinis įtaisas, kuriame lazeris šviečia į specialų kristaląŠis kristalas skirtas nedidelei daliai krintančių fotonų paversti susipynusiomis fotonų poromis – bifotonais. Kol kas efektyvumas yra labai mažas (maždaug vienas fotonas milijonui), tačiau tyrėjai jau dirba siekdami jį pagerinti.
Sugeneruoti šie bifotonai Jie atskiriami naudojant veidrodžius, lęšius ir prizmeskad du juos sudarantys fotonai eitų skirtingais keliais. Vienas iš jų praeina pro mėginį, kurį norime stebėti (jis vadinamas signaliniu fotonu), o kitas nepraeina pro mėginį (jis yra neveiklus arba neaktyvus fotonas).
Tada abu fotonai tęsia savo kelią per sistemos optiką, kol pasiekia prie kompiuterio prijungtą detektorių. Gudrybė ta, kad kompiuteris Jis skaičiuoja ne tik atskirus fotonus, bet ir dviejų susietų fotonų sutapimus.Remiantis šia informacija, mėginio vaizdas rekonstruojamas, pasinaudojant poros susipynimu.
Stebina tai, kad nepaisant to, jog praėjus pro ląstelę ar kitokio tipo objektą, jie keliauja atskirais maršrutais, Fotonai išlaiko savo susietumą ir elgiasi kaip bifotonai. kol jie yra aptinkami. Sistema pasinaudoja šiuo kvantiniu koherencijos pranašumu, kad visuma elgtųsi taip, tarsi jos bangos ilgis būtų perpus mažesnis.
Nors kitoms grupėms jau pavyko gauti vaizdus su bifotonais, Wango komanda tvirtina, kad tai pirmasis kartas. mikroskopiškai detali sąranka, demonstruojanti praktišką ir atkuriamą sistemąJie sukūrė griežtą teoriją procesui apibūdinti, greitą ir tikslų susietumo matavimo metodą ir pademonstravo jo naudingumą su tikrais biologiniais mėginiais.
Stebėkite gyvas ląsteles išsamiau ir su mažiau žalos
„Caltech“ komanda panaudojo savo kvantinį mikroskopą. gauti vėžio ląstelių vaizdusDėl pagerintos skiriamosios gebos jie galėjo aiškiai identifikuoti įvairias vidines struktūras, kurių klasikinis optinis mikroskopas, esant panašiai šviesai ir dozei, negalėjo išspręsti.
Ryškiausias dalykas yra tai Ląstelės proceso metu nebuvo pažeistos ar sunaikintos.nes naudota spinduliuotė nebuvo itin energinga. Magija slypi tame, kaip panaudojama bifotonų nešama kvantinė informacija, o ne ląstelės „bombardavime“ vis agresyvesniais fotonais.
Ši technika laikoma labai perspektyvia pažanga Medicininis vaizdavimas ir biomedicininiai tyrimaiGalimybė tirti gyvas ląsteles, audinius ar net jautrius mikroorganizmus, kurių skiriamoji geba artima kvantinės fizikos nustatytai ribai (vadinamajai Heisenbergo ribai), jų nesunaikindama atveria duris ankstyvai diagnozei, geresniam gydymo stebėjimui ir geresniam svarbių biologinių procesų supratimui.
Žvelgdami į ateitį, tyrėjai svarsto galimybę, kad naudoti daugiau nei du susietus fotonus toliau tobulinti skiriamąją gebą ir optimizuoti technologiją, siekiant sumažinti foninį triukšmą, susijusį su fotonų sąveika su aplinka. Kiekvienas patobulinimas dar labiau padidintų gautų vaizdų kokybę ir tikslumą.
Tuo pačiu metu šis vystymasis sudaro pagrindą pritaikymui tokiose srityse kaip kvantiniai skaičiavimai, kriptografija arba naujų medžiagų kūrimaskur gebėjimas apibūdinti struktūras nanoskalėje jų nepažeidžiant yra grynas auksas.
Kvantinių dujų mikroskopai: atomų užšaldymas ir jų apžiūra po vieną
Tuo tarpu Europoje pažanga padaryta kitoje papildomoje srityje: itin šaltų dujų kvantiniai mikroskopai. Simbolinis pavyzdys yra QUIONE, sukurtas Institut de Ciències Fotòniques (ICFO) Kasteldefelse, kuris buvo pristatytas PRX Quantum žurnale.
QUIONE veikia kaip „Kvantinis simuliatorius“, kuris aušina stroncio atomus iki absoliučiai nulinei temperatūrai artimos temperatūros.Jis juos suorganizuoja į optinį tinklą ir leidžia juos stebėti atskirai, beveik taip, lyg jie būtų kiaušiniai, įdėti į dėžutės skylutes, bet atominiu mastu.
Tradiciškai kvantiniai dujų mikroskopai buvo pagrįsti šarmų atomai, tokie kaip ličio arba kalio...kuriuos optiškai lengviau apdoroti. Įtraukus stroncio – šarminių žemių atomo su sudėtingesniu spektru – į kvantinį režimą, atsiveria durys daug egzotiškesnių medžiagų ir materijos fazių modeliavimui.
Schema yra tokia: stroncio dujų temperatūra kelioms milisekundėms sumažinama iki itin žemų verčių, dėl ko atomai beveik visiškai sulėtėti ir įstrigti optiniame tinklesavotiškas lazerių generuojamos šviesos „tinklelis“. Kiekviena tinklelio vieta elgiasi kaip mažas energijos šaltinis, kuriame, labai tikėtina, bus atomas.
Dėl šios konfigūracijos komanda sugebėjo gauti atomų po atomo vaizdus ir tirti tokius reiškinius kaip supertakumas, kai stroncio dujos teka be klampumo. Be to, atomų dinamika, kai jie „šokinėja“ iš vienos gardelės vietos į kitą, nereikalaudami įveikti klasikinių barjerų, tiesiogiai iliustruoja garsųjį kvantinio tunelio efektas.
QUIONE kaip analoginis kvantinis procesorius ir naujų medžiagų laboratorija
QUIONE yra ne tik mikroskopas: tai iš esmės yra analoginis kvantinis procesoriusKeisdami optinės gardelės formą, lazerių intensyvumą, atomų sąveiką ir kitus parametrus, tyrėjai gali „užprogramuoti“ sistemą taip, kad imituoti sudėtingų realių medžiagų elgesįbet labai kontroliuojamoje aplinkoje.
Tai leidžia mums spręsti sudėtingus klausimus, pavyzdžiui, Kodėl tam tikros medžiagos praleidžia elektrą be nuostolių? (superlaidumas) santykinai aukštoje temperatūroje arba kaip elektronai yra organizuoti į topologines fazes, kurios vis dar menkai suprantamos.
Galimybė tirti stroncio dujas tokiu tikslumu, naudojant tokio tipo kvantinį mikroskopą, leidžia QUIONE strateginė priemonė būsimų kvantinių kompiuterių kūrimui ir susijusios technologijos. Stroncis ypač patrauklus kuriant itin tikslius atominius laikrodžius ir patikimus kvantinius procesorius, todėl turėti įrenginį, kuris leistų jį manipuliuoti ir vizualizuoti vieno atomo mastu, yra tikra mokslinė prabanga.
Tyrėjai, tokie kaip Leticia Tarruell ir jos komanda, nurodo, kad Šis kvantinio modeliavimo tipas padės išaiškinti itin sudėtingas mikroskopines sistemas., pateikdama užuominų, kaip kurti naujas medžiagas su pritaikytomis savybėmis, nuo patobulintų superlaidininkų iki topologinių izoliatorių.
Taigi, mes turime kvantinių mikroskopų šeimą, kuri ne tik rodo pasaulį, bet ir atkuria jį miniatiūroje, kad geriau jį suprastų – tai, kas iki šiol atrodė skirta tik teoriniams modeliams.
Labai mažo intensyvumo kvantinė šviesa: Europos projektas Q-MIC
Dar vienas stiprus statymas dėl Kvantinė mikroskopija kilusi iš Europos projekto Q-MICŠis projektas, kuriam taip pat daugiausia vadovauja ICFO ir bendradarbiai iš Italijos bei Vokietijos, vykdomas nuo 2018 m., siekiant sukurti mikroskopą, galintį naudoti labai mažo intensyvumo kvantinę šviesą, kad būtų gauti vaizdai su plačiu matymo lauku, dideliu jautrumu ir geresne skiriamąja geba nei klasikiniai mikroskopai.
Q-MIC įrenginys išsiskiria tuo, kad yra specialiai sukurtas apšviesti mėginį susietų fotonų poromisVietoj įprastos šviesos, sudarytos iš daugybės netvarkingų fotonų, kiekviena fotonų pora neša išskirtinai koreliuotą informacijos kiekį, leidžiantį išgauti daugiau detalių su mažesne bendra spinduliuote.
Tais atvejais, kai mėginys yra itin jautrus, pavyzdžiui, tam tikri baltymai, virusai, molekulės ar gyvi audiniai, turintys mažo intensyvumo šviesa, kuri nesugadins eksperimento Tai būtina. Problema, kaip visada, yra ta, kad sumažinus intensyvumą, vaizde padidėja santykinis triukšmas, kuris paprastai išryškina rezultatą.
Q-MIC įveikia šią kliūtį naudodamas įsipainiojusių fotonų generuojami interferenciniai modeliaiUžuot tiesiog fiksavusi, kiek fotonų pasiekia kiekvieną pikselį, kamera aptinka atitinkamas fotonų poras, praeinančias per optinę sistemą, ir jas ima iš pavyzdžių, o ši informacija naudojama vaizdui rekonstruoti naudojant pažangius matematinius algoritmus.
Dėl šio požiūrio tyrėjai įrodė, kad tai įmanoma sumažinti triukšmą ir padidinti matavimų jautrumą daugiau nei 25 %, palyginti su klasikiniais metodais, palaikydamos šviesos dozes gerokai mažesnes nei įprastas lygis.
Interferencija, Savarto plokštės ir vaizdo rekonstrukcija
Q-MIC optinę širdį sudaro rinkinys Savarto lėkštėsdvilypiai šviesą laužiantys kristalai, galintys šviesos spindulį padalyti į du skirtingos poliarizacijos (horizontalaus ir vertikalaus) spindulius, kurie sklinda šiek tiek skirtingais keliais, ir kreipiamuosius elementus, panašius į tuos, kurie naudojami šviesolaidinių sistemų.
Kai susietų fotonų poros praeina per šią sistemą, susidaro Savarto plokštės Jie atskiria savo kelius ir nukreipia juos link mėginioJei mėginys yra idealiai plokščias ir homogeniškas, fotonų keliai išlieka beveik identiški. Tačiau jei yra storio, lūžio rodiklio ar kitų savybių skirtumų, susidaro fazių skirtumai, kurie, spinduliams rekombinuojant, sukuria sudėtingus interferencijos modelius.
Mikroskopo kamera nematuoja optinio intensyvumo lygių įprastu būdu, o veikiau fiksuoja fotonų atvykimo sutapimus skirtinguose regėjimo lauko taškuose. Kartojant procesą daug kartų, kaupiasi dviejų fotonų interferencinis modelis, koduojantis informaciją apie mėginio smulkiąją struktūrą.
Pasitelkdami rekonstrukcijos algoritmus, pagrįstus matematiniais ir signalų apdorojimo metodais, mokslininkai Jie transformuoja tuos raštus į detalius vaizdusnereikalaujant taškinio skenavimo sistemos. Tai leidžia aprėpti gana plačius matymo laukus, pasižymint dideliu jautrumu ir gera skiriamąja geba, o tai labai naudinga analizuojant paviršius ir didelius mėginius.
Norėdami patikrinti pagerėjimą, jie paėmė standartinis baltymo A mėginys Mėginys buvo padėtas ant stiklinio preparato su vienodu atstumu išdėstytomis ląstelėmis. Pirmiausia jis buvo apšviestas klasikine šviesa, o vėliau kvantine šviesa. Abiem atvejais buvo gauti interferenciniai modeliai, o vaizdai rekonstruoti. Rezultatas buvo aiškus: kvantinėje šviesoje vaizdas buvo daug lygesnis, su mažiau triukšmo ir geriau apibrėžtais struktūrų kraštais.
Q-MIC taikymas: nuo lanksčių medžiagų iki virusų
Q-MIC tyrimo rezultatai, paskelbti žurnale Mokslas AvansuJie aiškiai parodo, kad ši kvantinio apšvietimo strategija nėra vien teorinis atradimas. Numatomos taikymo sritys apima tokias įvairias... Medžiagų mokslas, skaidrių paviršių, skirtų lanksčiai elektronikai, analizė arba jautrių dangų apžiūrai.
Be to, jų gebėjimas dirbti su minutės šviesos dozės Dėl to jis idealiai tinka tirti itin jautrius mikroorganizmus, tokius kaip tam tikri virusai, ir molekules, kurios lengvai skaidosi intensyvioje šviesoje. Jo pritaikymas taip pat numatomas tokiose srityse kaip kvantinė kriptografija ir saugus ryšyskur labai svarbu tiksliai valdyti susietus fotonus.
Q-MIC mikroskopas parodo, kad tinkamai išnaudodami susietumą, galime pagerinti kiekvieno fotono išgaunamos informacijos kokybęsumažinant triukšmą ir padidinant tikslumą nedidinant šviesos dozės.
Lygiagrečiai su „Caltech“ QMC tipo metodais, Q-MIC sustiprina idėją, kad Kita didelė mikroskopijos revoliucija – kvantinė optikane tik konstruojant didesnius taikinius ar galingesnius lazerius.
4D kvantinė elektroninė mikroskopija: šviesos, įstrigusios fotoniniuose kristaluose, matymas
Kvantinė vaizdavimo revoliucija neapsiriboja matoma šviesa ar ultrašaltomis dujomis. Izraelyje tyrėjai iš Technion – Izraelio technologijos institutas Jie sukūrė a itin greitas 4D elektroninis mikroskopas kuris leidžia tiesiogiai stebėti fotoninių kristalų viduje įstrigusios šviesos srautą, ką iki šiol buvo galima tirti tik kompiuteriniais modeliais.
Ši sistema, pirmą kartą aprašyta žurnale „Nature“, laikoma viena iš Pažangiausi pasaulyje artimojo lauko optiniai mikroskopainors jo technologinis branduolys pagrįstas itin greitu transmisiniu elektroniniu mikroskopu, turinčiu unikalių galimybių.
Profesoriaus vadovaujama komanda Ido Kamineris sukūrė eksperimentinę platformą, kurioje Itin trumpi šviesos impulsai (mažiau nei 100 femtosekundžių trukmės) sužadina mėginį Elektronų impulsai, pagreitinti iki 40 kV–200 kV įtampos, zonduoja mėginį, kad užfiksuotų jo trumpalaikę būseną. Kitaip tariant, mėginys yra „apšviestas“ ir „fotografuojamas“ elektronais neįtikėtinai trumpais laiko intervalais.
Su šia konfigūracija įmanoma nanomedžiagose (pvz., fotoniniuose kristaluose) esančios šviesos ir laisvųjų elektronų sąveikos kartografavimas, gaudami precedento neturinčią erdvinę ir laiko skiriamąją gebą apie optinių laukų dinamiką.
Praktinis rezultatas yra tas, kad mokslininkai pirmą kartą gali tiesiogiai stebėti, kaip šviesa elgiasi, kai ji yra įkalinta ir nukreipta fotoninėse struktūroseUžuot reikėję daryti išvadą vien tik iš modelių ir modeliavimų, tai atveria naują sritį kvantinių medžiagų ir fotoninių įtaisų, turinčių optimizuotas savybes, projektavimui, pavyzdžiui, kvantinių bitų (kubitų) saugojimui su didesniu stabilumu.
Laisvųjų elektronų bangų paketai ir nauji kvantiniai reiškiniai
Šios pažangos pagrindas yra fizika itin greita laisvųjų elektronų ir šviesos sąveikaTradiciškai kvantinė elektrodinamika (QED) tyrinėjo, kaip kvantinė materija – atomai, kvantiniai taškai, superlaidios grandinės ir kt. – sąveikauja su šviesos modomis, esančiomis ertmėse. Tai yra daugelio dabartinių kvantinių technologijų konceptualus pagrindas.
Tačiau tose sistemose elektronai yra surišti ir jų energijos būsenos, spektrinis diapazonas ir atrankos taisyklės yra labai ribotos. Naujausi pasiekimai sutelkti į kitą objektą: laisvųjų elektronų kvantinių bangų paketaiSkirtingai nuo surištų elektronų, šie paketai gali apimti platų energijos diapazoną ir tyrinėti daug įvairesnes sąveikas.
Problema buvo ta, kad, nepaisant daugybės teorinių prognozių apie įdomius efektus fotoninėse ertmėse laisviesiems elektronams, Niekas negalėjo užtikrintai stebėti šių reiškinių, dėl esminių elektronų ir uždaros šviesos sąveikos stiprumo ir trukmės apribojimų.
„Technion“ mikroskopas įveikia šią kliūtį, leisdamas įrašyti artimojo lauko optinius žemėlapius, tiesiogiai naudojant elektronų kvantinę prigimtįSvarbus įrodymas yra Rabi tipo virpesių stebėjimas elektroniniame spektre – elgesio, kurio negalima paaiškinti vien klasikinėmis teorijomis.
Efektyvesnės elektronų sąveikos be fotonų, tiriamos naudojant šią sistemą, galėtų lemti stiprios sąveikos, fotonų sintezė specialiose kvantinėse būsenose ir netiesiniai reiškiniai Visa tai būtų naudinga tiek elektroninei mikroskopijai (pavyzdžiui, dirbant su mažomis dozėmis jautriose medžiagose), tiek kitoms laisvųjų elektronų fizikos sritims.
Be to, įgytos žinios padės Pagerinkite ryškumą ir spalvų kontrastą dabartiniuose ekranuose, pavyzdžiui, pagrįstos QLED technologija (kvantiniais taškais), jau kuria vienodesnes nano/kvantines medžiagas, kurios leidžia gauti dar geresnį vaizdo ryškumą.
Apibendrinus šiuos tyrimų kryptis – QMC Caltech universitete, Q-MIC Europoje, QUIONE ir Technion 4D mikroskopą – susidaro vaizdas, kuriame Mikroskopija tampa giliai kvantine disciplinagebantis rodyti, valdyti ir net imituoti materiją tokiais masteliais, kurie anksčiau buvo tik teorinė svajonė.
Visa ši ekosistema nauji kvantiniai mikroskopai Tai žymi lūžio tašką: kalbama ne tik apie mažesnius matymus, bet ir apie kitokį matymą, panaudojant tokius reiškinius kaip susietumas, tuneliavimas, koherencija ir daugiadalelių interferencija, siekiant išgauti informaciją, kuri prieš kelis dešimtmečius buvo neįsivaizduojama. Šioms technologijoms tobulėjant ir išeinant už laboratorijos ribų, tikimasi, kad jos pakeis mediciną, elektroniką, medžiagų mokslą ir, plačiau, mūsų supratimą apie giliausius tikrovės lygmenis.
