Электронный микроскоп с квантовым компьютером TU Wien
Ученые Венского технического университета (TU Wien) вместе с коллегами из Венского университета, Университета Линца и Университета Инсбрука разрабатывают электронный микроскоп, в который встроен миниатюрный квантовый компьютер на ионных ловушках. Это первая подобная попытка в мире.
В квантовом компьютере на ионных ловушках роль кубитов играют отдельные заряженные атомы, подвешенные в вакууме электромагнитными полями и охлажденные лазером почти до неподвижности. Управляя такими ионами лазерными импульсами, физики умеют переводить их между квантовыми состояниями и запутывать друг с другом — именно эта технология сейчас показывает одни из лучших в отрасли показателей точности и времени когерентности.
Главная идея в том, чтобы получать больше информации меньшим количеством электроновИдея команды TU Wien в том, чтобы электронный пучок микроскопа взаимодействовал с ионами, удерживаемыми вдоль его траектории. «Мы заставляем их взаимодействовать с ионами, которые удерживаются на пути электронного пучка», — рассказал докторант TU Wien Элиас Пескoллер, первый автор исследования.
При таком взаимодействии электрон и ион вступают в квантовую запутанность и на короткое время образуют общее квантовое состояние. Это позволяет ученым извлекать из каждого электрона больше информации, чем при обычной съемке.
«Если каждый раз выполнять определенные квантовые операции, можно оптимально объединить информацию от нескольких электронов и получить сигнал максимальной силы, используя относительно небольшое число электронов», — объяснил физик-теоретик Деннис Рэтцель.Снижение числа электронов, нужных для получения четкого изображения, критично важно для хрупких образцов вроде отдельных белковых молекул. Обычный электронный пучок ионизирует вещество и рвет химические связи, поэтому чем дольше образец находится под облучением, тем сильнее меняется его структура прямо во время съемки.
Квантовый компьютер должен объединять информацию от последовательных электронов и усиливать полезный сигналИменно радиационное повреждение, а не разрешение оптики, — главный предел точности современной криоэлектронной микроскопии. Меньшее число электронов на снимок при том же качестве картинки снимает часть этого ограничения.
Математические расчеты команда уже опубликовала на arXiv, а сейчас в TU Wien собирают физический прототип микроскопа с интегрированным квантовым компьютером. Если эксперимент увенчается успехом, метод может изменить подход к съемке хрупких биологических образцов в лабораториях по всему миру.
Ранее мы писали о том, что квантовые компьютеры прошли тест, недоступный классическим машинам принципиально.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
