L'Amérique construira le premier microscope à rayons X quantique au monde utilisant l'intrication quantique

Une équipe de recherche du Brookhaven National Laboratory a développé un tout nouveau microscope à rayons X, qui dans son travail utilise le monde quantique pour former des "images fantômes" de biomolécules en haute autorisation. C'est ce dont je veux vous parler maintenant.

Quelle est l'essence du nouveau microscope à rayons X

Sans aucun doute, les microscopes à rayons X classiques sont des unités très utiles qui vous permettent de visualiser divers échantillons avec la plus haute résolution. Mais il y a une particularité: le rayonnement utilisé dans le processus de travail peut simplement détruire des échantillons sensibles, tels que des virus, des bactéries ou certaines cellules.

Bien sûr, vous pouvez réduire l'intensité du rayonnement à un niveau acceptable et les cellules resteront intactes, mais la clarté de l'image sera grandement affectée.

Les ingénieurs du Brookhaven National Laboratory (USA) ont trouvé un moyen de réduire l'intensité du rayonnement, tout en conservant la plus grande clarté.

Pour ce faire, il a été décidé d'utiliser les bizarreries du monde quantique - l'intrication quantique.

Ainsi, dans un microscope à rayons X classique, un faisceau de photons traverse l'échantillon étudié et est ensuite collecté par le détecteur de l'autre côté.

Et dans un nouveau microscope avec amplification quantique usagée, le faisceau de rayons X est divisé en deux moitiés. Dans ce cas, seule une moitié traverse l'échantillon à l'étude, mais aussi étrange que cela puisse paraître, les deux moitiés sont impliquées dans les mesures.

Enchevêtrement quantique en action

La question est tout à fait logique: comment cela est-il devenu possible? Et tout cela grâce à un phénomène aussi totalement inexploré que l'intrication quantique. Autrement dit, deux particules peuvent être si imbriquées l'une avec l'autre qu'un changement en une conduira à changement instantané dans une autre particule et peu importe la distance entre les particules ce moment.

Cela signifie que l'échange d'informations entre les particules se produit à une vitesse qui dépasse largement la vitesse de la lumière.

Ainsi, dans le cas de notre nouveau microscope à rayons X, le séparateur produit des paires de photons intriqués. Dans ce cas, l'un d'entre eux est passé à travers l'échantillon et transmet des informations au détecteur selon le schéma habituel.

Mais au moment où le premier photon change, les mêmes changements se produisent dans le second photon, qui n'interagit en aucun cas avec le matériau étudié. Ensuite, lorsque le deuxième photon frappe son détecteur, des informations supplémentaires en sont tirées et ainsi une image claire de l'objet étudié est créée.

Bien qu'à première vue, cela semble illogique, mais grâce à des calculs mathématiques précis, les scientifiques parviennent à combiner les informations de deux rayons.

Ce processus est appelé imagerie fantôme, et avant le nouveau développement n'était possible qu'avec des photons du spectre de la lumière visible.

Le nouveau microscope sera le premier au monde à adapter cette technologie aux rayons X. Ainsi, permettant d'obtenir des images, la taille des échantillons, qui est inférieure à 10 nanomètres, alors que les échantillons à tester restent intacts.

Le microscope à rayons X sera basé sur la National Synchronous Light Source II (NSLS-II). Et si tout se passe comme prévu, les premières images peuvent être examinées en détail dès 2023.

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