日本研究人员开发了第一个使用量子纠缠怪异的怪异技巧来提高其敏感性的显微镜。
新工具依赖于量子力学的怪异原理，在这种原理中，两个粒子可以纠缠，以便即使在大距离分离时（例如光年），它们也会紧密相关。使用这种纠缠的光子，或光颗粒，显微镜揭示了完全透明的事物，，，，比普通光线可以以更好的质量可视化它们。
物理大师阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）曾经著名地称其为“远处的怪异动作”。
这种独特的属性已经被视为量子信息技术的潜在机制，例如量子密码学和量子计算。但是日本北海道大学的一群科学家决定进一步走，并证明了这一点量子纠缠也可以用于显微镜等领域。 [宏伟的微观摄影：50个微小的奇观这是给出的
最多显微镜通过所谓的瑞利衍射极限受到限制，其分辨能力限制了，这表明比显微镜中使用的光的光波长更小或更近的对象来照亮它们。
创意显微镜
2001年，物理学家乔纳森·道林（Jonathan Dowling）及其同事在2001年在路易斯安那州立大学（Louisiana State University）的一份理论论文中首先提出了使用纠缠光子来击败这一限制的想法。
现在，Shigeki Takeuchi和他的团队实际上创造了这样的显微镜。为此，当他们在自然通信中详细介绍的情况下，他们首先通过将激光束转换为相反极化状态的光子成对（描述了光波的定向），从而产生了纠缠的光子。 （量子粒子可以一次在两个状态中 - 称为叠加。）物理学家使用特殊的非线性晶体来实现光子极化状态的叠加，在这种情况下，该状态是水平且垂直的。两对中的两个光子将被视为纠缠，其中一个的作用应影响另一个动作，而不管它们之间的距离如何。
然后，研究人员将纠缠的光子聚焦在两个相邻斑点上的扁平玻璃板上，并在板表面上放松了Q形图案。这种模式仅比板的其余部分高17纳米，这很难看到标准光学显微镜。
但是，纠缠的光子可显着提高该模式的可见性。北海道大学的研究人员说，信噪比大致描述了图像的尖锐程度，是使用技术时的标准量子限制的1.35倍。仅通过视觉检查就可以明显改善所得图像。 [古怪物理：自然界中最酷的小颗粒这是给出的
研究人员在论文中写道：“与经典的光源相比，可以在玻璃表面上雕刻出Q形的图像。”
为了构造图像，光路径长度的微小差异涉及通过材料所需的光线，使用干扰检测到两个梁之间的材料。光路长的差异是由于玻璃厚度的微小差异。当两光束撞到表面的平坦部分时，它们都行进了相同的距离并创建了相应的干扰模式。但是，当他们碰到不同高度的区域时，干扰模式就不同了。
然后，科学家通过分析干扰模式的变化并测量斑点在斑点上移动时，分析了表面的形状。测量与纠缠光子的差异更为精确，因为对一个纠缠光子的测量提供了有关另一个的信息，因此它们共同提供了比独立光子更多的信息，从而产生了更大的检测信号和更清晰的图像。
结果，使用相同数量的光子，使用纠缠光子的信噪比比普通光更好。
对生物学的重要性
不使用纠缠光子的不使用纠缠的光子的一种经典方法是使用光的较短和较短的光长度。这样，可以通过从可见光切换到X射线。但X射线显微镜不参与该研究的Dowling说，很难使用和连贯的X射线源，例如X射线激光器，其中光波具有匹配阶段，非常困难且昂贵。 [图片：小世界以惊人的照片栩栩如生这是给出的
道林说：“量子纠缠的想法为仅使用可见光的光提供了X射线分辨率的道路。将来，这可能会导致廉价的显微镜使用普通激光来获得该分辨率。”
英国布里斯托尔大学的物理学家乔纳森·马修斯（Jonathan Matthews）也没有参与这项研究，他说的主要成就是证明了折射率显微镜可以从根本上增强。
日本科学家说，他们的研究对于光学和生物学应用尤为重要。 Takeuchi说：“这是一个非常强大的工具，可以研究透明的样品，例如生物组织，尤其是活细胞，而不会因强烈的探针光所破坏。”
道林同意。 “如果您正在现场成像生物体，X射线可能会杀死或损坏生物体，但是[该实验]中的波长在红外线中，因此不会损害生物体。”
但是，存在挑战。道林说，最大的一个是当前可用的纠缠光子光源非常微弱，尽管它们提供了改进的分辨率，但获取图像的速度非常慢。他说：“在这项实验中，纠缠的光子每秒大约有5个光子。很可能要产生图像[如上图]，它们必须等待数小时或几天。”
“要成为一种可销售的技术，必须开发出更明亮的纠缠光子来源，因为生物学家和医生不太可能准备等待数小时才能形成图像。”
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