网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

量子计算机可以让电子显微镜变得更加强大

0
分享至

一项新发明可以通过将小型量子计算机直接集成到显微镜中,显著提升电子显微镜的技术性能。



对于像单个蛋白质这样精细的样品,电子显微镜面临一个根本性的权衡。要获得更清晰的图像,通常需要通过样品送出更多电子,但增加剂量也增加了损伤研究人员正在观察的材料的风险。

奥地利的研究人员提出了一种绕过这一限制的方法,将电子显微镜与量子计算机耦合。系统不再仅用电子形成图像并丢弃它们携带的额外量子信息,而是保留和处理这些信息。原则上,这可以在不消耗过多电子的情况下增强信号。

现在科学家们可以成像原子尺度上的微小细节。然而,这需要大量电子。而且并非每个样品都能暴露在如此多的电子下而不受损。这常常是一个问题,尤其是在成像单个蛋白质等生物样本时。

被困离子能够保护通过电子传递的信息

研究人员的方法是在失去每个电子信息之前,从每个电子中提取更多信息。

维也纳工业大学、维也纳大学、林茨JKU和因斯布鲁克大学的团队开发了一种方案,使电子在显微镜中移动时与束流路径上固定的离子相互作用。这些离子构成量子计算机的一部分,可能与通过的电子纠缠在一起。

研究人员的想法是将电子与量子计算机结合,让它们与沿电子束路径固定的离子相互作用。例如,这可以在电子和量子计算机之间制造量子纠缠。电子和离子随后共享一个联合的量子态。”

这种相互作用使得即使电子在显微镜下继续移动,离子仍能保留与一个电子相关的量子信息。当另一个电子到达时,它可以以同样的方式与量子计算机相互作用。因此,来自连续电子的信息可以被累积,而非作为一系列完全独立的测量。

如果每次都进行非常具体的量子计算操作,就能最优地将多个电子的信息组合起来,从而获得最大强度的信号,而且只用了相对较少的电子。

量子处理可以揭示隐藏在噪声中的信号

显微镜仍然依赖电子来探测和成像样品。改变的是研究人员试图从这些电子中恢复多少信息。

在传统电子显微镜中,测量主要基于检测和计数电子。该系统将通过处理粒子与被困离子相互作用后携带的量子信息,增加另一层。

电子本身被用来成像小物体,就像其他电子显微镜一样。但通过在量子计算机中处理这些电子携带的量子信息,研究人员可以从中提取出显著更多的信息。以前与随机噪声无法区分的信号,因此可以变成清晰信号。

这很重要,因为普通电子计数受统计限制。当只有少量电子能安全使用时,图像中的弱特征可能难以与随机波动区分。研究人员表示,通过利用纠缠等量子效应,他们的方法能够检索到传统测量未被使用的信息。量子物理让科学家们能够克服传统电子显微镜的统计限制。

量子显微镜现在面临实验测试

目前,该方法的优势已通过数学方式证明,而非在工作显微镜中。研究人员现在正准备测试这些理论上的成果是否可以通过实验重现。

在维也纳工业大学的透射电子显微镜大学服务中心(USTEM),团队计划将由因斯布鲁克大学菲利普·辛德勒团队开发的基于离子的量子计算机与电子显微镜集成。

这需要汇集通常属于不同研究领域的专业知识,包括量子信息、量子计算和电子显微镜。该合作通过奥地利的 quantA 卓越集群进行。

令人非常兴奋的是,在quantA卓越集群中,研究人员能够结合奥地利各大学在量子信息、量子计算和电子显微镜方面的专业知识启动一个独特的项目。

如果实验系统如预期般工作,其主要优势将是能够从较少的电子数量中恢复更多有用信息。这可能使电子显微镜更适合脆弱的样本,包括单个蛋白质,这些样本可能在传统成像收集足够电子以产生清晰图像之前受损。

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
WOW!曝将有重磅交易!有望和杰伦格林互换东家

WOW!曝将有重磅交易!有望和杰伦格林互换东家

篮球实战宝典
2026-11-14 12:52:01
说好彻底退出的赵本山,69岁偷偷录了首歌,两万八千人听完只想哭

说好彻底退出的赵本山,69岁偷偷录了首歌,两万八千人听完只想哭

老吴教育课堂
2026-11-15 05:54:24
承诺当选后“派军舰护送加沙援助船队”,梅朗雄被以色列禁止入境

承诺当选后“派军舰护送加沙援助船队”,梅朗雄被以色列禁止入境

观察者网
2026-11-13 09:51:03
一个不明物体正加速向地球冲来,科学家:恐非自然现象

一个不明物体正加速向地球冲来,科学家:恐非自然现象

星空天文
2026-11-14 17:49:57
深夜偷看“成人网站”,还以为没人知道?你可能被安排得明明白白

深夜偷看“成人网站”,还以为没人知道?你可能被安排得明明白白

荔子言
2026-11-06 10:27:06
前新疆外援哈雷尔:讨厌在中国的经历,有人电梯抽烟,吃不惯中国菜

前新疆外援哈雷尔:讨厌在中国的经历,有人电梯抽烟,吃不惯中国菜

懂球帝
2026-11-14 15:08:23
广东本轮降水趋于结束!下周二夜间起降温4至8℃并有雨

广东本轮降水趋于结束!下周二夜间起降温4至8℃并有雨

南方都市报
2026-11-14 16:12:05
恩爱40年难抵残酷现实?65岁刘德华近况曝光,14岁女儿成遗憾

恩爱40年难抵残酷现实?65岁刘德华近况曝光,14岁女儿成遗憾

阿器谈史
2026-10-28 15:23:03
一个家庭有钱没钱,一看便知:没钱的家庭,大都有三个穷习惯

一个家庭有钱没钱,一看便知:没钱的家庭,大都有三个穷习惯

顾一宸
2026-11-14 20:02:21
北京火了一种穿法:叫“靴中裤”,时髦保暖又高级,这也太美了吧

北京火了一种穿法:叫“靴中裤”,时髦保暖又高级,这也太美了吧

时尚穿搭生活馆
2026-11-14 19:39:46
美军航母撤下烂水果!菲律宾23家机构集体炸锅:立即对华降温!

美军航母撤下烂水果!菲律宾23家机构集体炸锅:立即对华降温!

福禄表嫂
2026-11-12 22:45:36
男主播离婚后,长期寄居上海公共浴场!行李箱搜出98张门卡,更衣室里行为诡异……

男主播离婚后,长期寄居上海公共浴场!行李箱搜出98张门卡,更衣室里行为诡异……

环球网资讯
2026-11-12 14:25:14
63岁刘欢死因首次公开,他宁愿少活几年,也不愿以另一种样子去活

63岁刘欢死因首次公开,他宁愿少活几年,也不愿以另一种样子去活

林雁飞
2026-11-14 19:51:15
确定下调!今晚下班别着急加油!

确定下调!今晚下班别着急加油!

大象新闻
2026-11-12 19:00:04
高市,晴天霹雳!

高市,晴天霹雳!

戎评
2026-11-14 16:16:04
6-4!威尔逊连丢三赛点后险胜世界冠军墨菲,囧哥时隔八年再进冠中冠决赛

6-4!威尔逊连丢三赛点后险胜世界冠军墨菲,囧哥时隔八年再进冠中冠决赛

世界体坛观察家
2026-11-15 06:20:12
山东泰山迎重磅消息,斯托伊科维奇大概率下周官宣加盟,外援战术迎来调整,克雷桑归化困难重重,B队冲甲成功,文旅面临资金增加压力

山东泰山迎重磅消息,斯托伊科维奇大概率下周官宣加盟,外援战术迎来调整,克雷桑归化困难重重,B队冲甲成功,文旅面临资金增加压力

老周观体育
2026-11-14 23:47:30
2选1引热议!刘国梁、王励勤两种管理思路,球迷票选竟然一边倒

2选1引热议!刘国梁、王励勤两种管理思路,球迷票选竟然一边倒

体育见习官
2026-11-15 07:14:53
楼市开始离谱了!北京的房价,可能会迎来新一轮洗牌,很现实!

楼市开始离谱了!北京的房价,可能会迎来新一轮洗牌,很现实!

民生格物
2026-11-14 13:10:22
眼光真准!利物浦100万镑买到未来中场核心,3年身价涨了15倍,赚麻了

眼光真准!利物浦100万镑买到未来中场核心,3年身价涨了15倍,赚麻了

零度眼看球
2026-11-15 07:05:50
2026-11-15 07:44:49
黄文心视界 incentive-icons
黄文心视界
高级电子工程师,资深记者,科普作家,《环球华商报》驻悉尼记者站站长
1350文章数 62关注度
往期回顾 全部

科技要闻

黄仁勋辞职,马斯克们抱不平!

头条要闻

客人要求用百元大钞做“现金花束” 花店直接报警

头条要闻

客人要求用百元大钞做“现金花束” 花店直接报警

体育要闻

马刺破勇士:文班与库里各自的价值

娱乐要闻

陈晓楠对话厉娜和许飞引全网热议

财经要闻

72岁王健林重回“一号位”

汽车要闻

更豪华更好开 问界新M8细节升级见真章

态度原创

艺术
本地
数码
时尚
公开课

艺术要闻

漫天香氛,秋风醉人~杭州的秋天从不让人失望!13个地方,秒出大片!

本地新闻

乌兰察布:以前种土豆,现在种Token

数码要闻

满电开躁!11月16日,航嘉满电青年计划约你西南交大见!

霍启山娜然婚礼将近,豪门新娘妆长什么样?

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

无障碍浏览 进入关怀版