Ученые Калифорнийского технологического института (Caltech) разработали квантовый микроскоп, который использует «странные» свойства квантовой физики, чтобы увидеть крошечные детали более четко, чем когда-либо прежде. Микроскоп использует запутанные фотоны, которые ведут себя как один фотон с меньшей энергией и вдвое меньшей длиной волны, чтобы удвоить разрешение изображений без повреждения образца.
Традиционные микроскопы ограничены длиной волны света, который они используют, то есть они могут видеть только те объекты или детали, которые имеют половину длины волны.
Однако использование фотонов с меньшей длиной волны, например, ультрафиолетового света, позволяет микроскопам видеть гораздо более мелкие объекты. К сожалению, к тому времени, когда вы достигаете таких масштабов, фотоны могут быть настолько разрушительными, что уничтожают образцы, на которые делаются снимки.
Квантовый микроскоп, разработанный командой Caltech, обходит эту проблему путем объединения двух фотонов в одну единицу, называемую бифотоном, который ведет себя как один фотон, но с меньшей энергией и вдвое меньшей длиной волны. Это означает, что он может получать изображения клеток, используя 400-нанометровый свет, а не повреждающий ультрафиолет, при этом достигая эффекта 200-нм света.
В микроскопе используется тщательно разработанная оптическая установка, в которой лазерный свет проходит через специальный кристалл, преобразующий некоторые фотоны в двухфотонные. Затем эти запутанные пары разделяются и направляются по двум параллельным путям, при этом один фотон проходит через образец, а другой избегает его. Затем фотоны регистрируются, и из полученных данных можно построить изображение.
Хотя производство бифотонов в настоящее время очень редкое явление, исследователи считают, что в будущем можно будет спутать еще больше фотонов вместе, чтобы еще больше увеличить разрешение.
