La Kwantumtechnologie brengt een revolutie teweeg in de manier waarop we naar de microscopische wereld kijken.Wat enkele decennia geleden nog sciencefiction leek – levende cellen tot in detail bekijken zonder ze te beschadigen, de beweging van licht dat in een kristal is opgesloten volgen of atomen één voor één fotograferen – begint routine te worden in toonaangevende laboratoria over de hele wereld.
Dankzij nieuwe kwantummicroscopen die in staat zijn de klassieke resolutielimieten te overstijgenWetenschappers doorbreken barrières die al meer dan een eeuw de grenzen van het mogelijke bepalen. Van optische microscopie van levende cellen op basis van verstrengelde fotonen tot kwantumsimulatoren van ultrakoude gassen en 4D-elektronenmicroscopen, het gemeenschappelijke doel is duidelijk: veel meer informatie verkrijgen met minder licht of lagere stralingsdoses, en structuren zichtbaar maken die voorheen letterlijk onzichtbaar waren.
De klassieke resolutielimiet en waarom normaal licht niet genoeg is.
In een conventionele optische microscoop, de Het vermogen om minuscule details te onderscheiden wordt beperkt door de golflengte van het licht. dat wordt gebruikt. In de regel kunnen alleen structuren waarvan de grootte minstens ongeveer de helft van die golflengte bedraagt, worden waargenomen.
Dit houdt in dat er, bij gebruik van standaard zichtbaar licht, een punt is waarop Je kunt de resolutie niet blijven verbeteren door simpelweg meer te vergroten.We kunnen dichterbij komen, ja, maar de details beginnen te vervagen omdat het golvende karakter van licht als een fysiek plafond fungeert.
Een voor de hand liggende manier om verder te komen is door gebruik te maken van licht met een kortere golflengtezoals violet of zelfs ultraviolet (UV). Hoe korter de golflengte, hoe kleiner de details die de microscoop kan onderscheiden. Dit heeft echter een belangrijk nadeel: deze stralingen bevatten meer energie en kunnen levende cellen en delicate moleculen beschadigen of dodenIets wat onaanvaardbaar is in de celbiologie, de geneeskunde en veel uiterst precieze experimenten.
Onderzoekers worstelen al jaren met dit evenwicht: Als de lichtintensiteit wordt verlaagd om te voorkomen dat het monster doorbrandt, wordt het beeld ruisig.Het contrast en belangrijke details gaan verloren. Als de intensiteit te veel wordt verhoogd of als er zeer energierijke straling wordt gebruikt, loopt het monster onherstelbare schade op. Dit is waar de ideeën van de kwantumfysica in beeld komen.
Traditionele optische systemen schieten tekort wanneer ze een combinatie van weinig licht, hoge gevoeligheid en extreme resolutie moeten bieden. In dit scenario biedt het gebruik van zorgvuldig geprepareerd kwantumlicht, zoals paren van verstrengelde fotonenHet stelt ons in staat om een aantal van deze beperkingen te omzeilen en een compleet nieuw venster te openen naar de micro- en nanowereld.
Tussen de "griezelige" actie en het perfecte beeld: kwantumverstrengeling
Een van de meest opvallende verschijnselen in de moderne natuurkunde is de kwantumverstrengelingVolgens de kwantummechanica kunnen twee deeltjes zo nauw met elkaar verbonden raken dat de toestand van het ene deeltje gekoppeld is aan die van het andere, ongeacht de afstand ertussen. Albert Einstein beschreef dit als "spookachtige actie op afstand", omdat het in strijd was met de klassieke intuïtie en met wat zijn eigen relativiteitstheorie suggereerde.
In de context van microscopie vertaalt deze verstrengeling zich in paren van verstrengelde fotonen, ook wel bifotonen genoemd.Vanuit een kwantumtechnisch oogpunt gedraagt een bifoton zich vrijwel als één samengesteld deeltje waarvan het momentum ongeveer tweemaal zo groot is als dat van een individueel foton.
De kwantummechanica herinnert ons eraan dat Elk deeltje heeft ook een golfachtig karakter.In deze context is de golflengte omgekeerd evenredig met het momentum: hoe groter het momentum, hoe korter de golflengte. Dit betekent dat, aangezien het bifoton een groter effectief momentum heeft, de effectieve golflengte is ongeveer de helft van de losse fotonen waarmee het werd gegenereerd.
Deze hele wisselwerking tussen golven en deeltjes is interessant, want als we de microscoop zo kunnen laten werken alsof hij een licht met een golflengte gelijk aan de helftWe kunnen details zien die twee keer zo klein zijn, zonder dat we daadwerkelijk onze toevlucht hoeven te nemen tot meer energierijke of agressievere straling voor de cellen.
Dit slimme gebruik van kwantumverstrengeling opent de deur naar technieken die, door fotonen met lage energieën (bijvoorbeeld rond de 400 nanometer golflengte in het violette spectrum) vast te houden, Ze bereiken een resolutie die vergelijkbaar is met die van ultraviolet licht, maar met een veel kortere duur., in de orde van 200 nanometer, maar zonder het monster te beschadigen.
Kwantumcoïncidentiemicroscopie (QMC): verdubbeling van de resolutie zonder de cellen te beschadigen
Een groep onderzoekers van California Institute of Technology (Caltech) heeft een techniek ontwikkeld genaamd Kwantumcoïncidentiemicroscopie (QMC)Deze methode, beschreven in het tijdschrift Nature Communications als "kwantumcelmicroscopie op de Heisenberg-limiet", belooft de resolutie die met een conventionele optische microscoop kan worden bereikt te verdubbelen.
Het centrale idee van QMC is om gebruik te maken van paren fotonen die met elkaar verstrengeld zijn en bifotonen vormenDeze bifotonen gedragen zich als één geheel met tweemaal zoveel impuls en daardoor een kortere effectieve golflengte. Een systeem dat gebruikmaakt van licht met een golflengte van 400 nm (aan de rand van violet) kan dus een resolutie bereiken die vergelijkbaar is met die van licht met een golflengte van 200 nm (in het volledige ultraviolet), terwijl de energie die op het monster wordt afgezet op een veel beheersbaarder niveau blijft.
Hoogleraar Lihong WangProfessor [Naam], hoogleraar Medische Technologie en Elektrotechniek aan Caltech en hoofdauteur van dit werk, vat het zeer beeldend samen: cellen "kunnen niet goed overweg" met ultraviolet licht, maar als we ze belichten met 400 nm en hetzelfde resolutie-effect bereiken als met 200 nm, De cellen zijn "gelukkig" en de microscoop blijft steeds meer details tonen..
Deze aanpak lost het klassieke dilemma in één klap op: Het is niet nodig om extreem veel licht te gebruiken om zeer kleine structuren te kunnen zien.Door kwantumverstrengeling en de manier waarop overeenkomsten tussen gepaarde fotonen worden gemeten te manipuleren, stelt het QMC-systeem de microscoop in staat om meer uit elk foton te halen zonder de potentiële schade aan levende monsters te vergroten.
In tegenstelling tot traditionele microscopen, die alleen details van een object vastleggen die qua grootte vergelijkbaar zijn met de helft van de golflengte van het gebruikte licht, maakt QMC een veel gedetailleerdere weergave mogelijk. Het stelt je in staat om veel kleinere structuren te zien door minder schadelijk licht te gebruiken.En bovendien gebeurt dit met een experimentele configuratie die, volgens de makers, al een werkbaar systeem is en niet slechts een eenmalige laboratoriumdemonstratie.
Hoe QMC stap voor stap werkt
Om dit idee te verwezenlijken, bouwde het Caltech-team een Optisch apparaat waarbij een laserstraal op een speciaal kristal schijnt.Dit kristal is ontworpen om een klein deel van de invallende fotonen om te zetten in verstrengelde paren, oftewel bifotonen. Momenteel is de efficiëntie erg laag (ongeveer één per miljoen fotonen), maar onderzoekers werken al aan het verbeteren van die efficiëntie.
Eenmaal gegenereerd, deze bifotonen Ze scheiden zich met behulp van spiegels, lenzen en prisma's.zodat de twee fotonen waaruit ze bestaan verschillende paden volgen. Eén ervan gaat door het monster dat we willen observeren (dit wordt het signaalfoton genoemd) en de andere gaat niet door het monster (dit is het inactieve foton).
Beide fotonen vervolgen vervolgens hun weg door de optiek van het systeem totdat ze een detector bereiken die is verbonden met een computer. De truc is dat de computer Het telt niet alleen individuele fotonen, maar ook toevalligheden tussen de twee verstrengelde fotonen.Op basis van deze informatie wordt het beeld van het monster gereconstrueerd, waarbij gebruik wordt gemaakt van de verwevenheid van het paar.
Wat verrassend is, is dat, ondanks het feit dat men na het passeren van een cel of een ander object verschillende routes neemt, De fotonen behouden hun verstrengeling en gedragen zich als een bifoton. terwijl ze worden gedetecteerd. Het systeem maakt gebruik van deze kwantumcoherentie, waardoor het geheel zich gedraagt alsof het de halve golflengte heeft.
Hoewel andere groepen er al in waren geslaagd beelden te verkrijgen met behulp van bifotonen, beweert het team van Wang dat dit de eerste keer is dat dit is gelukt. Microscopisch gedetailleerde opstelling die een praktisch en reproduceerbaar systeem demonstreert.Ze hebben een gedegen theorie ontwikkeld om het proces te beschrijven, een snelle en nauwkeurige methode om verstrengeling te meten, en hebben de bruikbaarheid ervan aangetoond aan de hand van echte biologische monsters.
Bekijk levende cellen in meer detail en met minder schade.
Het Caltech-team gebruikte zijn kwantummicroscoop om beelden verkrijgen van kankercellenDankzij de verbeterde resolutie konden ze verschillende interne structuren duidelijk identificeren die een klassieke optische microscoop, met vergelijkbare lichtsterkte en dosis, niet kon waarnemen.
Het meest opvallende is dat De cellen raakten tijdens het proces niet beschadigd of vernietigd.Omdat de gebruikte straling niet bijzonder energiek was. De magie schuilt in de manier waarop de kwantuminformatie die door de bifotonen wordt overgedragen, wordt benut, niet in het "bombarderen" van de cel met steeds agressievere fotonen.
Deze techniek wordt beschouwd als een zeer veelbelovende vooruitgang in Medische beeldvorming en biomedisch onderzoekDe mogelijkheid om levende cellen, weefsels of zelfs delicate micro-organismen te bestuderen met een resolutie die de limiet van de kwantumfysica (de zogenaamde Heisenberg-limiet) benadert, zonder ze te vernietigen, opent de deur naar vroegere diagnoses, betere monitoring van behandelingen en een beter begrip van cruciale biologische processen.
Vooruitkijkend overwegen onderzoekers de mogelijkheid van gebruik meer dan twee verstrengelde fotonen Om de resolutie verder te verfijnen en de technologie te optimaliseren, wordt achtergrondruis als gevolg van de interactie van fotonen met de omgeving verminderd. Elke verbetering zou de kwaliteit en nauwkeurigheid van de verkregen beelden verder verhogen.
Tegelijkertijd legt deze ontwikkeling de basis voor toepassingen op gebieden zoals kwantumcomputing, cryptografie of het ontwerpen van nieuwe materialen.waarbij het vermogen om structuren op nanoschaal te karakteriseren zonder ze te beschadigen van onschatbare waarde is.
Kwantumgasmicroscopen: atomen bevriezen en ze één voor één bekijken.
Ondertussen is er in Europa vooruitgang geboekt op een ander complementair front: de kwantummicroscopen van ultrakoude gassen. Een emblematisch voorbeeld is QUIONE, ontwikkeld door het Institut de Ciències Fotòniques (ICFO) in Castelldefels, dat werd gepresenteerd in het tijdschrift PRX Quantum.
QUIONE functioneert als een “kwantumsimulator” die strontiumatomen afkoelt tot temperaturen dicht bij het absolute nulpuntHet organiseert ze in een optisch netwerk en maakt het mogelijk ze individueel te observeren, bijna alsof het eieren zijn die in de gaten van een kartonnen doos zijn geplaatst, maar dan op atomaire schaal.
Traditioneel waren kwantumgasmicroscopen gebaseerd op alkaliatomen zoals lithium of kaliumdie optisch eenvoudiger te hanteren zijn. Door strontium – een aardalkalimetaalatoom met een complexer spectrum – in het kwantumregime te brengen, wordt de mogelijkheid gecreëerd om veel exotischer materialen en materiefasen te simuleren.
Het schema is als volgt: de temperatuur van het strontiumgas wordt gedurende enkele milliseconden tot extreem lage waarden verlaagd, waardoor de atomen bijna volledig vertragen en gevangen raken in een optisch netwerk.een soort "raster" van licht gegenereerd door lasers. Elke plek in het raster gedraagt zich als een kleine energieput waar met grote waarschijnlijkheid een atoom zich bevindt.
Dankzij deze configuratie is het team in staat geweest om atoom-voor-atoom afbeeldingen verkrijgen en om fenomenen zoals superfluïditeit te bestuderen, waarbij strontiumgas zonder viscositeit stroomt. Bovendien illustreert de dynamiek van de atomen, die van de ene naar de andere plaats in het rooster "springen" zonder klassieke barrières te hoeven overwinnen, direct het beroemde fenomeen. kwantumtunnelingeffect.
QUIONE als analoge kwantumprocessor en nieuw materialenlaboratorium
QUIONE is niet zomaar een microscoop: het is in wezen een analoge kwantumprocessorDoor de vorm van het optische rooster, de intensiteit van de lasers, de interacties tussen atomen en andere parameters aan te passen, kunnen onderzoekers het systeem "programmeren" om het gedrag van complexe, echte materialen nabootsenmaar wel in een streng gecontroleerde omgeving.
Dit stelt ons in staat om lastige vragen aan te pakken, bijvoorbeeld: Waarom geleiden bepaalde materialen elektriciteit zonder verlies? (supergeleiding) bij relatief hoge temperaturen, of hoe elektronen georganiseerd zijn in topologische fasen die nog steeds slecht begrepen worden.
De mogelijkheid om strontiumgassen met een dergelijke precisie te bestuderen met behulp van een kwantummicroscoop van dit type, maakt QUIONE een strategisch instrument voor de ontwikkeling van toekomstige kwantumcomputers en bijbehorende technologieën. Strontium is met name aantrekkelijk voor de bouw van uiterst precieze atoomklokken en robuuste kwantumprocessoren, dus een apparaat waarmee het op de schaal van een enkel atoom kan worden gemanipuleerd en gevisualiseerd, is een ware wetenschappelijke luxe.
Onderzoekers zoals Leticia Tarruell en haar team wijzen erop dat Dit type kwantumsimulatie zal helpen om extreem complexe microscopische systemen te ontrafelen., en bieden aanwijzingen voor het ontwerpen van nieuwe materialen met eigenschappen op maat, van verbeterde supergeleiders tot topologische isolatoren.
Zo beschikken we nu over een familie van kwantummicroscopen die de wereld niet alleen laten zien, maar deze ook in miniatuur nabouwen om haar beter te begrijpen, iets wat tot voor kort voorbehouden leek aan theoretische modellen.
Kwantumlicht met zeer lage intensiteit: het Europese project Q-MIC
Nog een sterke weddenschap op de Kwantummicroscopie komt voort uit het Europese project Q-MIC.Dit project, dat grotendeels wordt geleid door ICFO en samenwerkingspartners uit Italië en Duitsland, loopt sinds 2018 en heeft als doel een microscoop te ontwikkelen die met behulp van kwantumlicht met zeer lage intensiteit beelden kan verkrijgen met een breed gezichtsveld, hoge gevoeligheid en een betere resolutie dan klassieke microscopen.
Het Q-MIC-apparaat onderscheidt zich doordat het specifiek is ontworpen voor Verlicht het monster met paren van verstrengelde fotonen.In plaats van conventioneel licht, dat bestaat uit vele ongeordende fotonen, draagt elk fotonenpaar een uiterst nauwkeurig gecorreleerde hoeveelheid informatie, waardoor er meer details kunnen worden verkregen met minder totale straling.
In toepassingen waarbij het monster extreem gevoelig is – bijvoorbeeld bepaalde eiwitten, virussen, moleculen of levend weefsel – is het hebben van zwak licht dat het experiment niet verstoort Het is essentieel. Het probleem is, zoals altijd, dat het verlagen van de intensiteit de relatieve ruis in het beeld vergroot, wat het resultaat meestal onscherp maakt.
Q-MIC overwint dit obstakel door gebruik te maken van interferentiepatronen gegenereerd door verstrengelde fotonenIn plaats van simpelweg te registreren hoeveel fotonen elke pixel bereiken, detecteert de camera overeenkomende paren fotonen die door het optische systeem gaan en neemt daar monsters van. Deze informatie wordt vervolgens gebruikt om het beeld te reconstrueren met behulp van geavanceerde wiskundige algoritmen.
Dankzij deze aanpak hebben onderzoekers aangetoond dat het mogelijk is. Verminder ruis en verhoog de gevoeligheid van metingen met meer dan 25% in vergelijking met klassieke technieken.waarbij de lichtdosering ruim onder het gebruikelijke niveau blijft.
Interferentie, Savart-platen en beeldreconstructie
Het optische hart van Q-MIC omvat een set van Savart-platendubbelbrekende kristallen die een lichtbundel kunnen splitsen in twee bundels met verschillende polarisaties (horizontaal en verticaal) die enigszins verschillende paden afleggen, en geleidingselementen vergelijkbaar met die gebruikt in glasvezelsystemen.
Wanneer paren verstrengelde fotonen door dit systeem gaan, vormen de Savart-platen een complex geheel. Ze scheiden hun paden en leiden ze naar het monster.Als het monster volkomen vlak en homogeen is, blijven de fotonenpaden vrijwel identiek. Maar als er variaties zijn in dikte, brekingsindex of andere eigenschappen, ontstaan er faseverschillen die, wanneer de stralen weer samenkomen, aanleiding geven tot complexe interferentiepatronen.
De microscoopcamera meet de optische intensiteit niet op de gebruikelijke manier, maar in plaats daarvan... registreert toevallige aankomsten van fotonen op verschillende punten in het gezichtsveld. Door dit proces vele malen te herhalen, ontstaat een tweefoton-interferentiepatroon dat informatie bevat over de fijne structuur van het monster.
Met behulp van reconstructiealgoritmen, gebaseerd op wiskundige en signaalverwerkingstechnieken, kunnen wetenschappers Ze zetten die patronen om in gedetailleerde afbeeldingen.Zonder dat een punt-tot-punt scansysteem nodig is. Dit maakt het mogelijk om relatief brede gezichtsvelden te bestrijken met een hoge gevoeligheid en goede resolutie, wat erg handig is voor het analyseren van oppervlakken en uitgebreide monsters.
Om de verbetering te verifiëren, namen ze een standaardmonster van proteïne A Het monster werd op een glazen objectglaasje met evenwijdige cellen geplaatst. Het werd eerst belicht met klassiek licht en vervolgens met kwantumlicht. In beide gevallen werden interferentiepatronen verkregen en de beelden werden gereconstrueerd. Het resultaat was duidelijk: met kwantumlicht was het beeld veel gladder, met minder ruis en beter gedefinieerde randen van de structuren.
Q-MIC-toepassingen: van flexibele materialen tot virussen
De resultaten van Q-MIC, gepubliceerd in Wetenschap AdvancesZe maken duidelijk dat deze kwantumverlichtingsstrategie niet zomaar een theoretische curiositeit is. De verwachte toepassingen omvatten uiteenlopende gebieden zoals... Materiaalwetenschap, de analyse van transparante oppervlakken voor flexibele elektronica. of de inspectie van delicate coatings.
Bovendien is hun vermogen om samen te werken met minuscule lichtdoseringen Dit maakt het een ideale kandidaat voor het bestuderen van ultragevoelige micro-organismen, zoals bepaalde virussen, en moleculen die gemakkelijk afbreken onder intens licht. De toepassing ervan wordt ook voorzien voor gebieden zoals... kwantumcryptografie en veilige communicatiewaarbij nauwkeurige controle over verstrengelde fotonen cruciaal is.
De Q-MIC-microscoop laat zien dat we, door op de juiste manier gebruik te maken van verstrengeling, de kwaliteit van de informatie die door elk foton wordt verkregen, verbeterenHet verminderen van ruis en het verhogen van de nauwkeurigheid zonder dat de lichtdosis hoeft te worden verhoogd.
Parallel aan de QMC-achtige technieken van Caltech versterkt Q-MIC het idee dat De volgende grote revolutie in de microscopie ligt in de kwantumoptica.niet alleen door grotere doelen te bouwen of krachtigere lasers te gebruiken.
4D kwantum-elektronenmicroscopie: licht zien dat gevangen zit in fotonische kristallen
De kwantumrevolutie in beeldvorming beperkt zich niet tot zichtbaar licht of ultrakoude gassen. In Israël werken onderzoekers van Technion – Instituto Tecnológico de Israel hebben ontwikkeld ultrasnelle 4D-elektronenmicroscoop waardoor de lichtstroom die in fotonische kristallen is opgesloten direct kan worden waargenomen, iets wat tot nu toe alleen via computersimulaties kon worden bestudeerd.
Dit systeem, dat voor het eerst werd beschreven in het tijdschrift Nature, wordt beschouwd als een van de 's werelds meest geavanceerde nabijveldoptische microscopenhoewel de technologische kern ervan gebaseerd is op een ultrasnelle transmissie-elektronenmicroscoop met unieke mogelijkheden.
Het team onder leiding van professor Ido Kaminer heeft een experimenteel platform gecreëerd waar Ultrasnelle lichtpulsen (in de orde van grootte van minder dan 100 femtoseconden) exciteren het monster. Elektronenpulsen, versneld tot spanningen tussen 40 kV en 200 kV, onderzoeken het monster om de tijdelijke toestand ervan vast te leggen. Met andere woorden, het monster wordt "verlicht" en "gefotografeerd" met elektronen in ongelooflijk korte tijdsintervallen.
Met deze configuratie is het mogelijk Het in kaart brengen van de interacties tussen licht dat is opgesloten in nanomaterialen (zoals fotonische kristallen) en vrije elektronen.waardoor toegang wordt verkregen tot informatie over de dynamiek van optische velden met een ongekende ruimtelijke en temporele resolutie.
Het praktische resultaat is dat wetenschappers voor het eerst Observeer direct hoe licht zich gedraagt wanneer het wordt opgesloten en geleid in fotonische structuren.In plaats van dit uitsluitend af te leiden uit modellen en simulaties, opent dit een nieuw onderzoeksgebied voor het ontwerpen van kwantummaterialen en fotonische apparaten met geoptimaliseerde eigenschappen, bijvoorbeeld om kwantumbits (qubits) stabieler op te slaan.
Vrije elektronengolfpakketten en nieuwe kwantumfenomenen
Aan de basis van deze vooruitgang ligt de natuurkunde van ultrasnelle interacties tussen vrije elektronen en lichtTraditioneel bestudeert de kwantumelektrodynamica (QED) hoe kwantummaterie – atomen, kwantumstippen, supergeleidende circuits, enz. – interacteert met in holtes opgesloten lichtmodi. Het vormt de conceptuele basis van veel huidige kwantumtechnologieën.
In die systemen echter elektronen zijn gebonden en hun energietoestanden, spectraalbereik en selectieregels zijn zeer beperkt. Recente ontwikkelingen hebben zich gericht op een andere entiteit: de kwantumgolfpakketten van vrije elektronenIn tegenstelling tot gebonden elektronen kunnen deze pakketten een breed energiebereik bestrijken en veel meer uiteenlopende interacties onderzoeken.
Het probleem was dat, ondanks meerdere theoretische voorspellingen van fascinerende effecten in fotonische holtes voor vrije elektronen, Niemand was erin geslaagd deze verschijnselen op overtuigende wijze te observeren., vanwege fundamentele beperkingen in de sterkte en duur van de interactie tussen elektronen en ingesloten licht.
De microscoop van Technion overwint dit obstakel, waardoor om optische kaarten in het nabije veld direct vast te leggen met behulp van de kwantummechanische eigenschappen van elektronen.Een belangrijk bewijsstuk is de waarneming van Rabi-achtige oscillaties in het elektronische spectrum, een gedrag dat niet verklaard kan worden door puur klassieke theorieën.
De efficiëntere fotonvrije elektroneninteracties die met dit systeem worden onderzocht, zouden kunnen leiden tot sterke koppelingen, fotonsynthese in speciale kwantumtoestanden en niet-lineaire verschijnselen ongekend. Dit alles zou zowel de elektronenmicroscopie (bijvoorbeeld voor het werken met lage doses op gevoelige materialen) als andere gebieden van de vrije-elektronenfysica ten goede komen.
Bovendien zal de opgedane kennis helpen om Verbeter de scherpte en het kleurcontrast op huidige schermen., zoals die gebaseerd op QLED-technologie (quantum dots), waarbij al gewerkt wordt aan het ontwerpen van meer uniforme nano-/quantummaterialen die een nog betere beelddefinitie mogelijk maken.
Al met al schetst het geheel van deze onderzoekslijnen – QMC aan Caltech, Q-MIC in Europa, QUIONE en de 4D-microscoop van het Technion – een beeld waarin de Microscopie wordt een discipline met diepgaande kwantummechanische invloeden.in staat om materie weer te geven, te controleren en zelfs te simuleren op schalen die voorheen slechts een theoretische droom waren.
Dit hele ecosysteem van nieuwe kwantummicroscopen Dit markeert een keerpunt: het gaat niet langer alleen om kleiner kijken, maar om anders kijken, waarbij fenomenen zoals verstrengeling, tunnelen, coherentie en interferentie tussen meerdere deeltjes worden benut om informatie te verkrijgen die enkele decennia geleden ondenkbaar was. Naarmate deze technologieën zich ontwikkelen en het laboratorium verlaten, zullen ze naar verwachting de geneeskunde, elektronica, materiaalkunde en, meer in het algemeen, ons begrip van de diepste lagen van de werkelijkheid transformeren.
