Grande salto científico: criado microscópio quântico que pode ver o impossível

Em um grande salto científico, os pesquisadores da Universidade de Queensland criaram um microscópio quântico que pode revelar estruturas biológicas que de outra forma seriam impossíveis de ver.

Isso abre caminho para aplicações em biotecnologia e pode se estender muito além disso, abrangendo áreas que vão da navegação à imagem médica.

O microscópio é alimentado pela ciência do emaranhamento quântico, um efeito que Einstein descreveu como “interações assustadoras à distância”.

O professor Warwick Bowen, do Quantum Optics Lab da UQ e do ARC Center of Excellence para Engineered Quantum Systems (EQUS), disse que foi o primeiro sensor baseado em emaranhamento com desempenho além da melhor tecnologia existente possível.

“Este avanço vai desencadear todos os tipos de novas tecnologias – de melhores sistemas de navegação a melhores máquinas de ressonância magnética, o que você quiser”, disse o professor Bowen.

“Acredita-se que o emaranhamento esteja no cerne de uma revolução quântica. Finalmente demonstramos que os sensores que o usam podem substituir a tecnologia não quântica existente.

“Isso é empolgante – é a primeira prova do potencial de mudança de paradigma do emaranhamento para detecção.”

Warwick Bowen

O Quantum Technologies Roadmap da Austrália vê os sensores quânticos estimulando uma nova onda de inovação tecnológica em saúde, engenharia, transporte e recursos.

Um grande sucesso do microscópio quântico da equipe foi sua capacidade de catapultar sobre uma “barreira rígida” na microscopia de luz tradicional.

Pesquisadores da equipe UQ (sentido anti-horário a partir da parte inferior esquerda) Caxtere Casacio, Warwick Bowen, Lars Madsen e Waleed Muhammad alinhando o microscópio quântico.

“Os melhores microscópios de luz usam lasers brilhantes bilhões de vezes mais brilhantes que o sol”, disse o professor Bowen.

“Sistemas biológicos frágeis como uma célula humana só podem sobreviver por um curto período de tempo e este é um grande obstáculo.

Impressão artística do novo microscópio quântico da UQ em ação. Crédito: The University of Queensland

“O emaranhamento quântico em nosso microscópio fornece 35 por cento de clareza aprimorada sem destruir a célula, permitindo-nos ver estruturas biológicas minúsculas que de outra forma seriam invisíveis.

“Os benefícios são óbvios – desde uma melhor compreensão dos sistemas vivos até tecnologias de diagnóstico aprimoradas.”

O professor Bowen disse que há oportunidades potencialmente ilimitadas para o emaranhamento quântico na tecnologia.

“Entanglement foi criado para revolucionar a computação, a comunicação e o sensoriamento”, disse ele. “A comunicação absolutamente segura foi demonstrada há algumas décadas como a primeira demonstração da vantagem quântica absoluta sobre as tecnologias convencionais.

“Computação mais rápida do que qualquer computador convencional possível foi demonstrada pelo Google há dois anos, como a primeira demonstração de vantagem absoluta em computação.

“A última peça do quebra-cabeça era a detecção, e agora fechamos essa lacuna.

“Isso abre a porta para algumas revoluções tecnológicas de amplo alcance.”

Com informações da Nature: DOI: 10.1038 / s41586-021-03528-w