p Os fótons emaranhados podem ser usados ​​para melhorar as técnicas de imagem e medição. Uma equipe de pesquisadores do Instituto Fraunhofer de Óptica Aplicada e Engenharia de Precisão IOF em Jena desenvolveu uma solução de imagem quântica que pode facilitar percepções altamente detalhadas sobre amostras de tecido usando faixas espectrais extremas e menos luz. p Embora as técnicas de análise óptica, como microscopia e espectroscopia, sejam extremamente eficientes em faixas de comprimento de onda visível, eles atingem rapidamente seus limites na faixa do infravermelho ou terahertz. Este, Contudo, é precisamente onde as informações valiosas estão escondidas. Por exemplo, bio-substâncias, como proteínas, lipídios e outros componentes bioquímicos podem ser distinguidos com base em suas vibrações moleculares características. Essas vibrações são estimuladas pela luz na faixa do infravermelho médio a terahertz e são muito difíceis de detectar com técnicas de medição convencionais. "Se esses movimentos pudessem ser capturados ou induzidos, seria possível ver exatamente como certas proteínas, lipídios e outras substâncias são distribuídos em amostras de células. Por exemplo, alguns tipos de câncer têm uma concentração ou expressão característica de certas proteínas. Isso significaria que a doença poderia ser detectada e tratada de forma mais eficiente. Um conhecimento mais preciso da distribuição de bio-substâncias pode trazer grandes avanços na pesquisa de drogas, também, "diz o pesquisador quântico Dr. Markus Gräfe da Fraunhofer IOF.

p Fótons emaranhados - gêmeos, porém diferentes

p Mas como as informações dessas faixas extremas de comprimento de onda podem se tornar visíveis? O efeito da mecânica quântica do emaranhamento de fótons está ajudando os pesquisadores, permitindo que eles aproveitem dois feixes de luz com diferentes comprimentos de onda. Em uma configuração interferométrica, um feixe de laser é enviado através de um cristal não linear no qual gera dois feixes de luz emaranhados. Esses dois feixes podem ter comprimentos de onda muito diferentes, dependendo das propriedades do cristal, mas eles ainda estão conectados um ao outro devido ao seu emaranhamento.

p "Então agora, enquanto um feixe de fóton na faixa do infravermelho invisível é enviado ao objeto para iluminação e interação, seu feixe duplo no espectro visível é capturado por uma câmera. Uma vez que as partículas de luz emaranhadas carregam as mesmas informações, uma imagem é gerada mesmo que a luz que atinge a câmera nunca tenha interagido com o objeto real, "explica Gräfe. O gêmeo visível essencialmente fornece uma visão sobre o que está acontecendo com o gêmeo invisível.

p O mesmo princípio também pode ser usado na faixa espectral ultravioleta:a luz ultravioleta danifica facilmente as células, portanto, amostras vivas são extremamente sensíveis a essa luz. Isso limita significativamente o tempo disponível para investigação, por exemplo, processos celulares que duram várias horas ou mais. Uma vez que menos luz e doses menores de radiação penetram nas células do tecido durante a imagem quântica, eles podem ser observados e analisados ​​em alta resolução por períodos mais longos sem destruí-los.

p Montagem pequena e estruturas minúsculas

p “Podemos demonstrar que todo o complexo processo pode ser realizado de forma robusta, compacto e portátil, "diz Gräfe. Os pesquisadores estão trabalhando atualmente para tornar o sistema ainda mais compacto, encolhendo-o ao tamanho de uma caixa de sapatos, e para melhorar ainda mais sua resolução. A próxima etapa que eles esperam alcançar é, por exemplo, um microscópio de varredura quântica. Em vez de a imagem ser capturada com uma câmera de campo amplo, será verificado, semelhante a um microscópio de varredura a laser. Os pesquisadores esperam que isso produza resoluções ainda maiores, de menos de um micrômetro (1 µm), permitindo o exame de estruturas dentro de células individuais com ainda mais detalhes. Na média, uma célula mede cerca de dez micrômetros de tamanho. A longo prazo, eles querem ver imagens quânticas integradas aos sistemas de microscopia existentes como uma tecnologia básica, reduzindo assim as barreiras para os usuários da indústria.

p O demonstrador é um dos resultados do projeto QUILT do farol Fraunhofer, que reúne a experiência em óptica quântica dos Institutos Fraunhofer de Óptica Aplicada e Engenharia de Precisão IOF, para técnicas de medição física IPM, para circuitos e sistemas microeletrônicos IMS, para Matemática Industrial ITWM, da Optrônica, System Technologies and Image Expoitation IOSB e para Laser Technology ILT.