Медицина будущего: как квантовая сенсорика поможет лечить болезни

Учёные из Университета Пенсильвании разработали передовую квантовую технологию, способную фиксировать сигналы от отдельных атомов. Это открытие обещает перевернуть представления о молекулярной структуре и принципах взаимодействия веществ на фундаментальном уровне.

Новый шаг в ядерной спектроскопии

Метод основан на усовершенствованной версии ядерного квадрупольного резонанса (NQR) — технологии, ранее использовавшейся в фармацевтике и детектировании взрывчатых веществ. Теперь же эта система выходит на новый уровень, позволяя изолировать сигналы отдельных атомов, что ранее считалось невозможным.

"Мы смогли выявить мельчайшие различия в молекулах, которые раньше считались идентичными", — заявил Ли Бассетт, руководитель лаборатории квантового проектирования Пенсильванского университета и старший автор исследования.

По его словам, данная методика предоставляет уникальную возможность изучения молекулярных структур с беспрецедентной точностью.

Случайное, но революционное открытие

Прорыв произошёл неожиданно. Исследователи работали с так называемыми азотными вакансиями в алмазах — крошечными дефектами, применяемыми в квантовой сенсорике. Один из авторов работы, Алекс Брайтвейзер, заметил странные сигналы, которые сначала были приняты за экспериментальный шум.

Однако дальнейший анализ показал, что перед ними — совершенно новый физический эффект.

"Мы осознали, что не просто наблюдаем аномалию, а открываем новый режим физики", — пояснил Брайтвейзер, ныне работающий в IBM.

Применение и перспективы

Методика способна выявлять индивидуальные молекулярные взаимодействия, что делает её особенно полезной для разработки новых лекарств и исследования белков.

"Это похоже на то, как если бы мы смогли выделить одну строку данных из огромной таблицы", — объяснил соавтор работы Матье Уэлле.

Исследование проводилось в сотрудничестве с Делфтским техническим университетом (Нидерланды), что позволило объединить экспериментальную физику, квантовую сенсорику и теоретическое моделирование.

Технология открывает новые горизонты не только в спектроскопии, но и в квантовой физике, медицине и фармакологии.

Учёные уверены, что их методика станет ключевым инструментом для изучения механизмов, управляющих молекулярными процессами, и приведёт к новым открытиям, способным изменить науку.

Уточнения

Спектроскопи́я - раздел физики, посвящённый изучению спектров электромагнитного излучения, которые возникают при переходах между энергетическими уровнями в атомах и молекулах, а также образованных из них макроскопических объектах.