सार:
ऑस्ट्रिया में कई वैज्ञानिक अनुसंधान टीमों ने हाल ही में एक महत्वपूर्ण तकनीकी समाधान का प्रस्ताव दिया है और उसका सत्यापन कर रहे हैं: एक छोटे आयन ट्रैप क्वांटम कंप्यूटर को सीधे इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में एकीकृत करके, क्वांटम उलझाव प्रभाव का उपयोग इलेक्ट्रॉनों द्वारा की गई क्वांटम जानकारी को पूरी तरह से निकालने के लिए किया जाता है, जिससे सूक्ष्म नमूनों की विकिरण क्षति में काफी कमी आती है, जबकि सूक्ष्म इमेजिंग की स्पष्टता में काफी सुधार होता है।
तकनीकी विश्वविद्यालय वियना, वियना विश्वविद्यालय, जोहान केपलर विश्वविद्यालय लिंज़ और इंसब्रुक विश्वविद्यालय द्वारा संयुक्त रूप से संचालित इस परियोजना से जैविक मैक्रोमोलेक्यूल्स जैसे नाजुक नमूनों का अवलोकन करते समय पारंपरिक इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी द्वारा सामना की जाने वाली इमेजिंग कठिनाइयों को पूरी तरह से खत्म करने की उम्मीद है।
पारंपरिक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी इमेजिंग में, शोधकर्ताओं को अक्सर असंगत विरोधाभासों का सामना करना पड़ता है। उच्च कंट्रास्ट और कम शोर के साथ स्पष्ट छवियां प्राप्त करने के लिए अक्सर नमूने में प्रवेश करने वाले इलेक्ट्रॉन खुराक को बढ़ाने की आवश्यकता होती है, लेकिन यह प्रोटीन अणुओं जैसे अत्यंत संवेदनशील जैविक सामग्रियों को आसानी से नुकसान पहुंचा सकता है। यदि नमूने की सुरक्षा के लिए इलेक्ट्रॉन बमबारी की मात्रा जानबूझकर कम कर दी जाती है, तो कमजोर इमेजिंग सिग्नल आसानी से यादृच्छिक शोर से अभिभूत हो जाएगा। पारंपरिक सूक्ष्मदर्शी केवल इलेक्ट्रॉनों को एक डिटेक्टर से टकराने वाले कणों की गिनती के रूप में मानते हैं, और इलेक्ट्रॉनों द्वारा ली गई अतिरिक्त क्वांटम जानकारी की बड़ी मात्रा को सीधे हटा देते हैं।
इस भौतिक सीमा को हल करने के लिए, अनुसंधान टीम ने एक नया क्वांटम युग्मन तंत्र डिजाइन किया। जब इलेक्ट्रॉन किरण माइक्रोस्कोप से गुजरती है और ऑप्टिकल पथ में यात्रा करती है, तो शोधकर्ता उन्हें उन आयनों के साथ नियंत्रित बातचीत करने के लिए निर्देशित करते हैं जिन्हें पहले से कैप्चर किया गया है और तय किया गया है, ताकि नमूने में प्रवेश करने वाले इलेक्ट्रॉन आयन ट्रैप क्वांटम कंप्यूटर से उलझ जाएं, और इलेक्ट्रॉनों द्वारा किए गए नमूना स्थिति की जानकारी पूरी तरह से आयनों में संरक्षित हो। जब बाद के इलेक्ट्रॉन एक के बाद एक गुजरते हैं और सिस्टम में फिर से उलझ जाते हैं, तो क्वांटम कंप्यूटर कई इलेक्ट्रॉनों से क्वांटम जानकारी को बेहतर ढंग से संयोजित करने के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए एल्गोरिदम संचालन को निष्पादित करेगा, कमजोर संकेतों को परिवर्तित करेगा जो मूल रूप से शास्त्रीय सांख्यिकीय माप के तहत पहचानने योग्य नहीं थे, उच्च कंट्रास्ट के साथ प्रभावी छवियों में, जिससे गणितीय और भौतिक स्तरों पर पारंपरिक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप की सांख्यिकीय सीमाएं टूट जाएंगी।
इस योजना के सैद्धांतिक लाभों की पुष्टि पहले ही कठोर गणितीय प्रमाणों के माध्यम से की जा चुकी है। वर्तमान में, अनुसंधान टीम वियना के तकनीकी विश्वविद्यालय में ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए यूनिवर्सिटी सर्विस सेंटर में पहले प्रोटोटाइप सिस्टम का निर्माण और प्रयोगात्मक सत्यापन कर रही है, जो ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप इकाई के साथ इंसब्रुक विश्वविद्यालय द्वारा विकसित आयन-आधारित क्वांटम कंप्यूटर हार्डवेयर को सटीक रूप से एकीकृत कर रही है। यदि बाद का प्रायोगिक सत्यापन सैद्धांतिक अपेक्षाओं को पूरा करता है, तो यह संलयन तकनीक गैर-विनाशकारी अवस्था में एकल नाजुक प्रोटीन और जैविक नमूनों की बारीक संरचना का निरीक्षण करना संभव बना देगी, जिससे संरचनात्मक जीव विज्ञान और नैनोमटेरियल विज्ञान के लिए एक नया सूक्ष्म अवलोकन पथ खुल जाएगा।
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