Durante mucho tiempo, los microscopios han permitido explorar el mundo de lo infinitamente pequeño. Hoy, la tecnología cuántica abre la posibilidad de duplicar la resolución de un microscopio. Lasinvestigaciones prometen superar barreras y abrir una nueva era en torno a escalas nunca alcanzadas. ¿De qué estamos hablando?

Tecnología cuántica mejora la resolución de un microscopio

La Revista Nature publicó los resultados de una investigación titulada Microscopía cuántica de células en el límite de Heisenberg. Los autores, pertenecientes al Instituto Caltech de California, revelaron una forma de duplicar la resolución microscópica. Esta técnica se denominó Microscopía cuántica por coincidencia (QMC).

La técnica se basa en un “entrelazamiento cuántico”. Esto sucede cuando las partículas están conectadas. De modo que el estado de una de estas afecta a las demás, sin importar qué tan lejos se encuentren.

Normalmente, según Gururaj, los microscopios tradicionales:

• Solo captan detalles de un objeto que tenga como mínimo la mitad de la longitud de onda de su luz.
• Para observar objetos aún más pequeños, se requiere el uso de luz con una longitud de onda más corta. Esta podría ser la ultravioleta.
• El uso de longitudes de onda más cortas puede resultar en daños o quemaduras en las células vivas. Confidencialmente, la microscopía cuántica resuelve este problema.

Según Wang, uno de los autores del estudio, las células no son compatibles con la luz ultravioleta. Pero, si se utiliza luz de 400 nanómetros para capturar una imagen de las células, estas responderán favorablemente. Es decir, se conseguirá la resolución deseada similar a la obtenida con luz ultravioleta.

Es así que los investigadores lograron reducir tal longitud manipulando el entrelazamiento cuántico. De este modo, mejoró la calidad de la resolución de un microscopio.

¿Cómo se logró duplicar la resolución de un microscopio?

El equipo siguió un proceso para demostrar la técnica basada en computación cuántica y duplicar la resolución de un microscopio. Este consistió en:

• Se construyó un dispositivo que hace que un láser brille sobre un cristal especial. Esto hace que los fotones se entrelacen en pares, conocidos como bifotones. Aunque las probabilidades de su ocurrencia son bajas, el cristal empleado aumenta la probabilidad de que suceda.
• Luego, los bifotones se dividen utilizando espejos, lentes y prismas.
• Uno de los bifotones pasa a través del objeto que se quiere fotografiar (el fotón que contiene la información) y el otro no lo hace (el fotón inactivo).
• Los bifotones van a un detector conectado a una computadora, la cual construye una imagen de la celda o muestra lo que se está observando.

Los científicos confirmaron que el bifotón permanece entrelazado incluso después de seguir caminos diferentes y atravesar el objeto. Durante este proceso, el bifotón se comporta como una sola partícula con la mitad de la longitud de onda original.

Los investigadores confirmaron que esta técnica, al reducir la longitud de onda de la luz, tiene el potencial de permitir que los microscopios muestren detalles con doble resolución que antes. Es decir, obtienen una resolución de un microscopio con mayor calidad.

Para mostrar las habilidades de su configuración, el equipo utilizó el microscopio cuántico para capturar imágenes de células cancerosas. Identificaron las diversas estructuras celulares, algo que un microscopio clásico no hizo. El método empleado no causó daño ni destrucción a las células, lo cual es un logro destacado del estudio.

Beneficios para la ciencia

Gururaj afirma que la investigación tiene el potencial de tener grandes avances en el campo de la imagen médica. Aquí es crucial observar las células a nivel diminuto y contar con una mayor resolución de un microscopio para identificar problemas de salud.

En el futuro, se podría explorar el uso de múltiples fotones para mejorar aún más la resolución. Igualmente, se espera minimizar el ruido causado por la interacción de los fotones con el entorno. Estos avances podrían llevar a mejoras significativas en la precisión y calidad de las imágenes.

La tecnología cuántica no solo promete innovar en la medicina, también podría ser útil en la computación, la criptografía y la física. Podemos esperar avances significativos en el poder de cómputo, la precisión de las mediciones, la seguridad de las comunicaciones y el diseño de materiales. En síntesis, se verán nuevas posibilidades científicas y tecnológicas, impulsando el progreso en todas las áreas de la sociedad. ¿Qué otros sorprendentes descubrimientos y avances esperas de estas innovaciones?

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Cómo duplica la tecnología cuántica la resolución de un microscopio es un artículo de Blogthinkbig.com.