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| Representación artística del microscopio cuántico mostrando pares de fotones entrelazados. Imagen: Universidad de Queensland |
Microscopios cada vez más potentes nos han permitido ver objetos cada vez más pequeños, hasta del tamaño de un solo átomo. Muchas de las operaciones de la vida, sin embargo, se nos han eludido, porque el mero acto de mirar las destruye. Ahora, un microscopio cuántico ha demostrado que es posible ir más allá de los límites de lo que se creía posible al observar células vivas, y sus creadores esperan extender su alcance mucho más.
Para ver lo muy pequeño, necesitamos recolectar suficientes fotones para construir una imagen clara. En el caso de algunos objetos diminutos, esto se puede lograr al iluminarlos con una intensa cantidad de luz. El profesor Warwick Bowen de la Universidad de Queensland dijo a IFLScience que algunos microscopios iluminan sus objetivos con láseres un billón de veces más intensos que la luz solar. No es difícil adivinar las consecuencias al intentar estudiar algo tan delicado como las entrañas de una celda.
A veces, hacer brillar una luz más tenue durante más tiempo y crear una imagen con el tiempo resuelve esto, pero esa no es una solución para un objetivo en movimiento. Además, explicó Bowen; "Algunas formas de fotodaño dependen de la iluminación total a lo largo del tiempo". El uso de colorantes o proteínas fluorescentes está muy extendido, pero se teme que puedan cambiar lo que sucede en su ausencia.
La solución de Bowen es usar una luz más coherente, eliminando parte del ruido y, por lo tanto, recolectando una imagen más nítida con la misma intensidad. La idea se ha utilizado antes para mejorar los detectores de ondas gravitacionales, pero Bowen y sus colegas son los primeros en hacer que funcione cuando se aplica a seres vivos o partes de ellos.
En la revista Nature, Bowen anunció el éxito inicial, produciendo imágenes un 35 por ciento más claras de lo que sería posible utilizando técnicas establecidas. “Treinta y cinco por ciento no es nada”, dijo a IFLScience, “pero tampoco es masivo. Es poco probable que alguien construya un microscopio solo para eso ".
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| Un primer plano de parte del microscopio cuántico real. Crédito de la imagen: Universidad de Queensland |
Sin embargo, Bowen señala que enfoques similares en otros campos han mejorado la claridad 30 veces y espera "exprimir" la luz de manera más efectiva para hacer algo similar. Esto permitiría tal reducción en la intensidad de la luz que muchos procesos delicados podrían sobrevivir, permitiéndonos observarlos en tiempo real. Llegar allí de un solo salto puede ser demasiado ambicioso, pero Bowen le dijo a IFLScience que su próximo proyecto es intentar hacer un microscopio que requiera 10 veces menos iluminación que sus contrapartes existentes.
Para hacer que la luz sea más coherente incluso que los láseres, Bowen y sus coautores confiaron en el entrelazamiento cuántico, la alucinante forma en que los destinos de las partículas pueden unirse a pesar de la separación. "Se cree que el entrelazamiento está en el corazón de una revolución cuántica", dijo Bowen en un comunicado. "Finalmente hemos demostrado que los sensores que lo usan pueden reemplazar la tecnología no cuántica existente".
Es una bonita ironía que la mecánica cuántica, famosa por el principio de que la observación de algo lo cambia, se puede utilizar para solucionar el problema en el que nuestras observaciones estaban cambiando las cosas que estudiamos hasta el punto de su destrucción.
Además de permitirnos investigar los procesos dentro de los seres vivos, Bowen espera que las futuras generaciones de microscopios cuánticos conduzcan a mejores tecnologías de diagnóstico, ayudándonos a detectar enfermedades antes y con mayor precisión.
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| Los investigadores encargados del microscopio ajustan su alineación. (en sentido antihorario desde abajo a la izquierda) Caxtere Casacio, Warwick Bowen, Lars Madsen y Waleed Muhammad. Crédito de la imagen: Universidad de Queensland |
Fuente: https://www.iflscience.com/physics/quantum-microscope-makes-previously-hidden-biological-processes-visible/