Le nouveau microscope quantique est une amélioration majeure par rapport à la technologie existante

Des chercheurs australiens ont fait un grand pas en avant dans la technologie quantique en développant un microscope capable d’imager de minuscules structures biologiques qui n’étaient pas visibles auparavant. Jamais auparavant la technologie quantique n’avait été utilisée pour améliorer les microscopes optiques existants.

Les technologies quantiques sont celles basées sur les principes de la physique quantique, utilisées pour décrire le comportement de systèmes minuscules comme les particules subatomiques et les atomes.

Bien qu’il s’agisse encore d’une première preuve de concept, l’appareil pourrait conduire à des améliorations des systèmes de navigation et de l’imagerie médicale. Les chercheurs espèrent qu’il pourra un jour prendre en charge un large éventail d’applications, telles que l’étude des effets des antibiotiques ou de la dégénérescence nerveuse et l’amélioration des IRM.

Le microscope quantique fonctionne à l’échelle des liaisons entre les atomes d’une cellule – avec 35 % de clarté en plus que les techniques d’imagerie de pointe existantes, surpassant les technologies conventionnelles.

Le chercheur principal, le professeur Warwick Bowen, de l’Université du Queensland, a déclaré :

Nous avons montré qu’il est possible d’aller au-delà des limites de la physique classique, de voir des choses que vous ne pourriez pas voir avec un microscope ordinaire.

La principale complication derrière l’imagerie de structures minuscules est le rapport entre le signal émis par la chose analysée et la fluctuation aléatoire de la lumière dans l’arrière-plan de l’image. Les chercheurs ont résolu le problème en augmentant l’intensité de la source lumineuse d’un microscope à l’aide de lasers des milliards de fois plus lumineux que le soleil. La stratégie a été incluse dans les techniques qui ont remporté le prix Nobel de chimie 2014.

Cependant, une lumière laser aussi intense peut causer des problèmes dans les échantillons biologiques à l’étude. Le professeur Brant Gibson du RMIT, qui n’a pas participé à l’étude, a déclaré :

Ils se font tuer ; ils changent de comportement. Toutes sortes de choses se produisent qui rendent difficile l’interprétation de ce qui se passe dans les systèmes biologiques.

Le nouveau microscope obtient une image plus précise en utilisant la technologie quantique pour minimiser les fluctuations lumineuses aléatoires dans une image.

Il fonctionne par intrication quantique, un phénomène dans lequel les photons lumineux sont liés les uns aux autres. Einstein a décrit l’effet comme « une interaction effrayante à distance ». Le microscope étudie les vibrations moléculaires à l’intérieur d’une cellule.

Bowen a dit :

Il vous indique quelles liaisons chimiques existent dans des régions particulières de la cellule. Il a été démontré que cela permet de distinguer les cellules cancéreuses des cellules saines. Si cette technique qui est proposée peut extraire plus d’informations en utilisant des niveaux de lumière moins intenses, alors je pense que c’est un résultat assez profond.

Le professeur Dayong Jin de l’Université de technologie de Sydney, qui n’a pas participé à l’étude, a déclaré qu’il faudrait un certain temps avant que la nouvelle technologie d’imagerie ne soit largement adoptée. Par exemple, la recherche lauréate du prix Nobel de 2014 a été développée pour la première fois au début des années 1990, mais a mis plus d’une décennie à être adoptée dans les laboratoires du monde entier.

Il a dit:

Espérons que d’ici dix ans, la microscopie quantique pourra être largement développée et améliorée.

Les chercheurs australiens travaillent actuellement à l’amélioration des performances du nouveau microscope. Ils espèrent donner une image environ dix fois plus claire que la technologie existante.