به گزارش خبرنگار اجتماعی خبرگزاری تسنیم، دانشمندان اتریشی در دستاوردی بی‌سابقه، موفق به طراحی و ساخت نخستین میکروسکوپ کوانتومی شدند که با بهره‌گیری از قدرت محاسباتی کامپیوترهای کوانتومی، امکان استخراج اطلاعات دقیق‌تر از نمونه‌های میکروسکوپی را فراهم می‌کند. این فناوری جدید با استفاده از پدیده «درهم‌تنیدگی کوانتومی»، محدودیت‌های میکروسکوپ‌های الکترونی فعلی را از میان برمی‌دارد.

تیمی از پژوهشگران دانشگاه‌های فنی وین، دانشگاه وین، دانشگاه JKU لینز و دانشگاه اینسبروک اتریش، در پروژه‌ای مشترک، میکروسکوپی را توسعه داده‌اند که از یک کامپیوتر کوانتومی برای تحلیل و استخراج داده‌ها از نمونه‌ها استفاده می‌کند. هدف اصلی محققان، دستیابی به سطحی از دقت در تصویربرداری است که فراتر از توانایی میکروسکوپ‌های الکترونی معمولی باشد.

تاریخچه میکروسکوپ‌ها از قرن شانزدهم میلادی با لنزهای ساده آغاز شد، اما در قرن بیستم، با اختراع میکروسکوپ‌های الکترونی توسط ارنست روسکا و مکس نول، امکان مشاهده اشیاء بسیار کوچک‌تر از طول موج نور فراهم گردید. با این حال، میکروسکوپ‌های الکترونی با یک چالش اساسی روبرو هستند؛ این دستگاه‌ها برای ایجاد تصاویر دقیق، به تعداد بسیار زیادی الکترون نیاز دارند که برخورد آن‌ها با نمونه‌های حساس، به‌ویژه نمونه‌های بیولوژیکی نظیر پروتئین‌های منفرد، می‌تواند منجر به تخریب ساختار آن‌ها شود.

فیلیپ هاسلینگر، دانشیار موسسه فیزیک اتمی و زیراتمی دانشگاه فنی وین، در این باره گفت: «اگرچه امروزه می‌توانیم جزئیات ریز را در مقیاس اتمی تصویربرداری کنیم، اما نیاز به تعداد بالای الکترون، پاشنه آشیل این فناوری در مواجهه با نمونه‌های حساس بیولوژیکی است.»

برای حل این معضل، محققان اتریشی پیشنهاد داده‌اند که با استفاده از پدیده «درهم‌تنیدگی کوانتومی»، اطلاعات بیشتری را از هر الکترونِ عبوری استخراج کنند. این رویکرد نه تنها دقت را بالا می‌برد، بلکه با کاهش نیاز به تعداد کل الکترون‌ها، از آسیب رسیدن به نمونه‌ها جلوگیری می‌کند.

الیاس پسکولر، پژوهشگر موسسه فیزیک نظری دانشگاه فنی وین، در توضیح سازوکار این فناوری تصریح کرد: ایده اصلی ما، ایجاد تعامل میان الکترون‌های عبوری و یون‌های به دام افتاده در کامپیوتر کوانتومی است. از طریق درهم‌تنیدگی، اطلاعات الکترون بر روی یون‌های موجود در کامپیوتر کوانتومی ذخیره می‌شود.

در این فرآیند، هر الکترونی که از نمونه عبور می‌کند، با یون‌های موجود در کامپیوتر کوانتومی درگیر شده و داده‌های آن از طریق عملیات‌های کوانتومی استخراج می‌گردد. دنیس راتزل، فیزیکدان نظری دانشگاه فنی وین نیز در این راستا افزود: ما می‌توانیم اطلاعات چندین الکترون را به شکلی بهینه ترکیب کنیم تا حتی با استفاده از تعداد اندکی الکترون، سیگنالی با حداکثر قدرت و دقت به دست آوریم.

گزارش‌ها حاکی از آن است که محققان تاکنون موفق به اثبات ریاضی مزایای این رویکرد شده‌اند و در حال حاضر تلاش می‌کنند با ادغام فیزیکی یک میکروسکوپ الکترونی با یک کامپیوتر کوانتومی، این پیش‌بینی‌های ریاضی را به صورت تجربی به اثبات برسانند.

انتهای پیام/