Microscópio quântico mostra detalhes nunca vistos em células vivas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/06/2021

Impressão artística e protótipo do microscópio quântico.
[Imagem: University of Queensland]

Vendo o invisível

Uma equipe de pesquisadores sediada na Austrália, com participação de uma brasileira, descobriram como aproveitar um fenômeno central na computação quântica para tornar um microscópio capaz de revelar estruturas biológicas impossíveis de ver até agora.

Segundo a equipe, esse novo "microscópio quântico" deverá ter impacto muito além da microscopia e da biotecnologia, uma vez que a técnica que ele emprega poderá ser usada em áreas tão diferentes quanto a navegação e os exames médicos.

"Este avanço vai desencadear todos os tipos de novas tecnologias - de melhores sistemas de navegação a melhores máquinas de ressonância magnética, o que você quiser. Acredita-se que o entrelaçamento estará no cerne de uma revolução quântica. Finalmente demonstramos que os sensores que o utilizam podem substituir a tecnologia não-quântica existente," disse o professor Warwick Bowen, da Universidade de Queensland, cuja equipe vem trabalhando com sensores quânticos há alguns anos.

No caso do microscópio quântico, a pesquisa foi liderada pela brasileira Catxere Casacio, formado em física na USP (Universidade de São Paulo).

Microscópio quântico

O entrelaçamento (ou emaranhamento) é o fenômeno quântico pelo qual duas partículas podem se tornar intrinsecamente unidas, de uma forma que tudo o que acontecer a uma afetará imediatamente a outra, não importa a distância em que sejam separadas.

A resolução dos microscópios ópticos atuais é limitada pelo comprimento de onda da luz visível e pela natureza aleatória dos fótons, que chegam aos borbotões na amostra a ser observada, de onde são espalhados em todas as direções, o que introduz um forte "ruído" que restringe a sensibilidade, a resolução e a velocidade de obtenção das imagens.

Os engenheiros têm lidado com isso aumentando a intensidade da luz, mas essa nem sempre é uma boa solução. "Os melhores microscópios ópticos usam lasers brilhantes que são bilhões de vezes mais brilhantes do que o Sol," explica o professor Bowen. "Sistemas biológicos frágeis, como uma célula humana, podem sobreviver apenas por um curto período de tempo e este é um grande obstáculo."

A equipe superou este problema entrelaçando fótons, enviando apenas alguns deles em direção à amostra e, então, sem precisar esperar que eles retornem, medindo as alterações nos seus pares entrelaçados, que nunca chegaram a incidir sobre a amostra.

"O entrelaçamento quântico em nosso microscópio fornece 35% mais limpidez sem destruir a célula, permitindo que vejamos estruturas biológicas minúsculas que de outra forma seriam invisíveis. Os benefícios são óbvios - desde uma melhor compreensão dos sistemas vivos, até tecnologias de diagnóstico médico aprimoradas," disse Bowen.

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