مقاله‌ای که در نیچر فوتونیک، روش جدیدی را براساس فیزیک کوانتم برای مشاهده‌ی اجسام حساس معرفی کرد. پژوهشگران مؤسسه‌ی علوم فوتونیک (ICFO) نشان دادند که گروهی از فوتون‌ها در حالت‌های کوانتمی معینی قرار می‌گیرند. نتایج برای اولین بار با محدویت مکانیک کوانتمی به انجان رسید و ممکن است مشاهده ویژگی‌های ناشناخته اجرام فوق حساسی چون اتم‌های منفرد یا سلول‌های زنده امکان‌پذیر باشد. نور در حوزه های مختلف علم بدون آسیب رساندن ماده (از دید کوانتم تغییر حالت) مورد استفاده قرار می‌گیرد. مثلاً در زیست‌شناسی سلول‌های زنده می‌توانند با میکروسکوپ‌های نوری به تصویر کشیده شوند.

میکروسکوپ‌های نوری از باریکه فوتون برای تصویربرداری از سلول‌ها استفاده می‌کنند. با توجه به شفافیت بالای سلول، بیشتر فوتون‌ها از آن عبور می‌کنند، بدون اینکه حتی اثری از خودشان باقی بگذارند. کسر کوچکی جذب شده و تعدادی از سلول‌ها آسیب می‌بینند که ما به آن آفتاب سوختگی می‌گوییم.

فیزیک کوانتم می‌تواند این سناریو را تغییر دهد. گروه پژوهشی به سرپرستی مورگان میشل نشان دادند که فوتون‌ها در حالت‌های کوانتمی معینی اطلاعات بیشتری بدست می‌دهند. تصور این حالت‌ها دشوار است: آن‌ها طوری هستند که نیاز به قطبش تمام فوتون‌ها در یک جهت و آنهم مخالف دارند، تا در یک لحظه دو حالت متفاوت داشته باشند. این دقیقاً شبیه آزمایشی است که اروین شرودینگر در سال ۱۹۳۵ پیشنهاد داد. او تصور کرد حالت برهمنهی حالت‌ها همان گربه‌ی فرضی است که در یک لحظه هم می‌تواند زنده و هم مرده باشد. دو سال قبل همین گروه روشی را پیشنهاد کردند که حالت‌های برانگیخته را تولید می‌کرد. در این مقاله اخیر آن‌ها حالت کوانتمی و افزایش مؤثر آن را مشخص کردند.

آن‌ها از ابر اتم‌های روبیدیوم استفاده کردند. این ابر به صورت مدل سیستم قابل تصور است. این اتم مدل خوبی است چراکه مشخصاتی یکسان با سلول‌های مذکور دارد و اطلاعات خوبی در اختیار ما قرار می‌دهد. این تیم دو دسته فوتون را در یک حالت کوانتمی گربه شرودینگر قرار دادند و سپس قطبش آن را اندازه گرفتند. در این روش، تعداد اتم‌های ابر را کم کرده و میدان مغناطیسی اطرارف ان را هم کاهش دادند. در همین حین، میزان آسیب دیدگی سلول‌ها (یعنی همان فوتون‌های جذبی) را شناسایی و شمارش می‌کنند.

Florian Wolfgramm, Chiara Vitelli, Federica A. Beduini, Nicolas Godbout, Morgan W. Mitchell. Entanglement-enhanced probing of a delicate material system.Nature Photonics, 2012; DOI: 10.1038/nphoton.2012.300