Австрийские исследователи предложили объединить электронный микроскоп с небольшим квантовым компьютером. Идея должна повысить качество изображений без увеличения числа электронов, проходящих через образец. Проект разрабатывают специалисты TU Wien, Венского университета, Университета Иоганна Кеплера в Линце и Университета Инсбрука.
Проблема особенно важна при изучении хрупких биологических образцов, включая отдельные белки. Чем больше электронов проходит через материал, тем четче изображение, но тем выше риск его повреждения. Авторы хотят получать больше информации от каждого электрона.
В предлагаемой системе электроны будут взаимодействовать с ионами, удерживаемыми на пути пучка и входящими в состав квантового компьютера. Такое взаимодействие способно создавать квантовую запутанность между электроном и ионом. Информация от прошедшего электрона при этом сохраняется и может объединяться с данными от следующих частиц.
Исследователи рассчитывают с помощью специальных квантовых операций накапливать сведения от нескольких электронов и усиливать полезный сигнал. Сам микроскоп по-прежнему будет использовать электронный пучок для визуализации, однако дополнительная квантовая обработка должна позволить извлекать из измерений больше данных и лучше отличать слабый сигнал от случайного шума.
Пока преимущества схемы подтверждены математическими расчетами. Следующим этапом станет экспериментальное объединение ионного квантового компьютера Университета Инсбрука с электронным микроскопом в TU Wien. Проект реализуется в рамках австрийского кластера quantA.
Если эксперимент подтвердит расчеты, технология позволит получать более информативные изображения при меньшей дозе электронов и снизить риск повреждения чувствительных образцов. Результаты работы опубликованы на arXiv.