量子显微镜可以在前所未有的细节中检查细胞

强大的显微镜已经取得了巨大的飞跃。使用灯光的量子诀窍使研究人员在未推翻细节中检查活细胞而不破坏它们，这是一种可以改善医学诊断和微生物学研究的技术。

通常用于检查生物系统的显微镜在其目标上闪耀一个或两个明亮的灯光，更强大的光源允许研究人员更详细地看到细胞。但这种方法对它可以实现的精度有一个基本的限制：在某些时候，鲜明的光线会破坏活细胞。

“我们对生活的理解现在几乎完全依赖于我们的显微镜的质量，”澳大利亚昆士兰大学的Warwick Bowen说。 “我们真的受到了技术的限制，并且如何打破现有限制并不明显，因为我们已经将强度推高，因为我们可以在不破坏细胞的情况下尽可能高。”

Bowen和他的同事找到了一种克服这个问题的方法。它们使用了一种具有两个激光光源的显微镜，但是通过专门设计的晶体送出一个“挤压”光线。通过引入光子中的量子相关性来实现 - 激光束中的光颗粒。

将光子耦合到相关对中，并且它们中的任何一个具有与其他相同的能量的任何一个都被丢弃而不是被配对。该过程降低了光束的强度，同时降低其噪声，这允许更精确的成像。

当研究人员测试其系统时，他们发现他们能够进行比没有使用挤压光的类似装置35％的测量。

“为了实现这种没有量子相关的这种测量，你必须转动强度，”鲍文说。 “但如果你转过身足够的强度来匹配这些结果，你会破坏样本，所以我们能够检查以前是不可能看到的事情。”

这些包括酵母细胞（酿酒酵母）的壁（酿酒酵母），其约为10纳米厚，以及细胞内的流体，即使是最佳的非量子显微镜，也会微弱，并且与标准显微镜完全看不见 。 观察这些小组的活面包部分可以帮助我们了解最小鳞片的生命基础知识。 “这是在光学显微镜领域的一个非常激动的进步，用于改善最先进的显微镜，以改善损坏生物样本的阈值的光强度，以便改善最先进的显微镜，”弗兰克斯·沃尔默说 英国埃克塞特大学。 鲍文说，量子显微镜也将具有实际应用。 例如，常用基于光的显微镜来确定细胞是否是癌症或诊断其他疾病，并且挤压光可以显着提高这些测试的敏感性以及加速它们。