Ερευνητική ομάδα από πανεπιστήμια της Αυστρίας ανέπτυξε μια μέθοδο συνδυασμού της δέσμης ηλεκτρονίων ενός ηλεκτρονικού μικροσκοπίου με έναν κβαντικό υπολογιστή.
Η τεχνική αυτή επιτρέπει την αξιοποίηση της κβαντικής πληροφορίας που μεταφέρουν τα ηλεκτρόνια, προσφέροντας νέες δυνατότητες απεικόνισης. Η εξέλιξη είναι ιδιαίτερα σημαντική για την εξέταση ευαίσθητων δειγμάτων, όπως οι πρωτεΐνες, τα οποία καταστρέφονται όταν εκτίθενται σε μεγάλες ποσότητες ηλεκτρονίων.
Ελεγχόμενη κβαντική διεμπλοκή
Στα συμβατικά μικροσκόπια, η συλλογή πληροφοριών βασίζεται αποκλάστικά στην καταμέτρηση των ηλεκτρονίων. Η νέα μέθοδος επιτυγχάνει αλληλεπίδραση των ηλεκτρονίων με παγιδευμένα ιόντα κατά μήκος της διαδρομής της δέσμης.
Μέσω αυτής της διαδικασίας δημιουργείται κβαντική διεμπλοκή μεταξύ των ηλεκτρονίων και του κβαντικού υπολογιστή, επιτρέποντάς τους να μοιράζονται μια κοινή κβαντική κατάσταση. Με τον τρόπο αυτό, κάθε ιόν διατηρεί πληροφορίες για το ηλεκτρόνιο που πέρασε από το σύστημα.
Καθαρότερο σήμα πέρα από τα κλασικά όρια
Η εφαρμογή εξειδικευμένων αλγορίθμων στον κβαντικό υπολογιστή επιτρέπει τη βέλτιστη σύνθεση των πληροφοριών από διαδοχικά ηλεκτρόνια. Το αποτέλεσμα είναι η λήψη σήματος μέγιστης έντασης με τη χρήση σημαντικά μικρότερου αριθμού ηλεκτρονίων.
Δεδομένα που υπό άλλες συνθήκες θα χάνονταν ως τυχαίος θόρυβος μετατρέπονται σε καθαρή εικόνα. Η προσέγγιση αυτή επιτρέπει την υπερπήδηση των στατιστικών περιορισμών που αντιμετωπίζουν τα παραδοσιακά συστήματα, αξιοποιώντας φαινόμενα που δεν υπάρχουν στην κλασική φυσική.
Προετοιμασία για το πειραματικό στάδιο
Αφού επιβεβαιώθηκαν τα πλεονεκτήματα της μεθόδου σε θεωρητικό επίπεδο, η ερευνητική ομάδα προχωρά στην πρακτική εφαρμογή της. Στο Πολυτεχνείο της Βιέννης σχεδιάζεται η ενσωμάτωση ενός κβαντικού υπολογιστή παγιδευμένων ιόντων στο USTEM.
Η συνέργεια ειδικών στην κβαντική πληροφορία και την ηλεκτρονική μικροσκοπία δημιουργεί τις προϋποθέσεις για την υλοποίηση της πειραματικής διάταξης, η οποία αναμένεται να προσφέρει νέες δυνατότητες στην ατομική απεικόνιση.