由于巧妙地利用了量子物理学中的常见现象，光学显微镜的分辨率得到了巨大的提升。
通过沿着不同的路径发送纠缠的光并重新组合它们的波，我们可以比以前更近距离地观察精致的物体，有效地使它们的分辨率加倍，而无需像通常那样复杂地大幅增加光的能量。
它被称为巧合量子显微镜 (QMC)，由美国加州理工学院 (Caltech) 的研究人员开发，他们表示，它特别适合检查组织和生物分子以发现疾病或研究其传播。
“提高的速度、增强的对比度与噪声比、更强大的杂散光抗性、超分辨率和低强度照明相结合，使 QMC 能够迈向生物成像。”研究人员写在他们最近发表的论文中。
量子纠缠描述在被观察之前具有共享历史的对象之间存在的相关性。 正如在商店购买的两只鞋子与右脚和左脚相关一样，粒子也可以通过多种方式在数学上相关。
只有在量子系统中，像鞋子和电子这样的东西在被观察到之前并不会真正停留在任何这些状态上。 它们只是概率，最好将其描述为一波可能。
在 QMC 中，涉及的粒子是光子或光粒子，一旦它们纠缠成对，就被称为双光子。
这是通过一种由 β-硼酸钡 (BBO) 制成的特殊晶体来完成的。 当激光穿过晶体时，光子的一小部分？ 大约只有百万分之一？ 被转换成双光子。 然后，研究人员能够通过镜子、透镜和棱镜的网络再次分离双光子。
一个光子穿过正在研究的材料，同时分析另一个光子。 由于纠缠，在任一光子中测量到的相关性也会说明其伙伴的旅程。 这是另一种相当新颖的技术的基础，称为。
然而，这种纠缠的双重作用还有另一个技巧。 双光子的动量是光子的两倍，这也意味着它们的波长减半。 光波长的一半又意味着光学显微镜的分辨率更高。
通常，波长较短的光也携带更多的能量，在某种程度上可能会损害所研究的细胞。 想一想无害的长无线电波与更强大的短紫外线 (UV) 之间的区别，后者会破坏 DNA 并导致晒伤。
在这种情况下，虽然这个过程有效地将波长减半，但它不会增加单个光子的能量。
“细胞不喜欢紫外线，”说来自加州理工学院 (Caltech) 的医学工程师 Lihong Wang。 “但是，如果我们能够使用 400 纳米光对细胞进行成像，并达到 200 纳米光（即紫外线）的效果，细胞就会很高兴，并且我们将获得紫外线的分辨率。”
该系统也有改进的空间，包括加快成像速度并能够将更多光子纠缠在一起，从而进一步提高分辨率。 然而，添加更多光子意味着产生纠缠的可能性？ 已经是百万分之一了？ 还会进一步下降。
由于纠缠很容易被与环境的相互作用所破坏，因此增加系统中光子的数量会增加单个光子与环境而不是彼此相互作用的可能性。
虽然双光子成像已之前尝试过，新设置背后的研究人员在整个过程中进行了多项改进，并进行了实际测试？ 使其成为同类技术中最有前途的技术之一。
“我们开发了我们认为严格的理论以及更快、更准确的纠缠测量方法，”说王. “我们达到了微观分辨率并对细胞进行了成像。”
该研究发表于自然通讯。
