Квантовый поворот в диагностике: как запутанные частицы спасают жизни

Как думаете, можно ли использовать запутанные частицы, чтобы заглянуть внутрь человеческого тела и при этом снизить радиационную нагрузку? Ответ — да, и учёные уже близки к этому.

Как работает ПЭТ-сканирование

Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) — один из самых точных методов диагностики опухолей и болезни Альцгеймера. В организм вводится радиоактивное вещество, и с его помощью отслеживаются процессы в тканях. Аномально активные клетки, такие как раковые, поглощают больше вещества и светятся на снимках ярче.

Почему "мусорные" фотоны важны

В идеале, гамма-кванты должны доходить до детекторов без искажений. Но на практике многие из них рассеиваются, теряют энергию и, как считалось раньше, становятся бесполезными. Однако именно этот "мусор" оказался ключом к новому подходу.

Открытие, изменяющее правила игры

Учёные из Йоркского университета установили, что даже после рассеяния гамма-частицы сохраняют квантовую запутанность. Это значит, что наблюдение за одной частицей может дать информацию о второй — даже если она "потерялась" по пути к детектору.

Что такое квантовая запутанность

Это явление, при котором две частицы остаются связаны между собой, даже находясь на большом расстоянии. Изменение состояния одной из них мгновенно влияет на другую. Такой эффект раньше использовался в квантовых вычислениях, а теперь — и в медицине.

Цитата, которая многое объясняет

"Надежность квантовой запутанности между ПЭТ-фотонами стала для нас настоящим сюрпризом. Теперь, когда мы понимаем её глубже, применение квантовой информации в ПЭТ-сканировании стало вполне реальной возможностью", — говорит профессор Дэниел Уоттс, руководитель исследования.

ИИ приходит на помощь

Полученные данные открывают путь к использованию искусственного интеллекта и машинного обучения. Эти технологии смогут анализировать рассеянные сигналы и создавать более точные изображения, снижая при этом дозу облучения.

Перспективы: быстрее, безопаснее, точнее

Возможность использовать ранее игнорируемые фотоны может радикально улучшить диагностику. Пациенты получат меньше радиации, а врачи — больше данных для постановки диагноза.

Заключение: будущее медицины уже здесь

Квантовая запутанность больше не теория — она становится практическим инструментом в борьбе с тяжёлыми заболеваниями. И это только начало.

Уточнения

Ионизи́рующее излуче́ние (неточный синоним с более широким значением — радиа́ция) — потоки фотонов и других элементарных частиц или атомных ядер, способные ионизировать вещество.