Открытие российских физиков может коренным образом изменить технологии медицинской диагностики. Квантовая запутанность — феномен, который раньше считался нестабильным, — оказалась куда живучее, чем предполагалось. Это не только неожиданный поворот в науке, но и возможный толчок к созданию нового поколения ПЭТ-сканеров.
Ученые МФТИ и Института ядерных исследований РАН провели серию экспериментов на установке ИЯИ, в ходе которых исследовали, как ведёт себя квантовая запутанность при комптоновском рассеянии фотонов — процессе, при котором фотон, сталкиваясь с веществом, теряет часть энергии. Согласно прежним теориям, подобное взаимодействие должно разрушать запутанное состояние. Однако результаты удивили: даже при значительных углах рассеяния запутанность сохраняется почти полностью.
«Запутанные состояния аннигиляционных фотонов не коллапсируют до обычных. Это открытие меняет представления о квантовой запутанности и бросает вызов текущим технологиям визуализации»
– Султан Мусин, ассистент кафедры общей физики МФТИ
Сегодняшние ПЭТ-сканеры полагаются на регистрацию пар фотонов, возникающих при аннигиляции позитронов и электронов в тканях организма. Однако рассеяние этих фотонов в теле искажает данные, усложняя локализацию опухолей. Существовал подход, при котором рассчитывали использовать поляризацию запутанных фотонов для фильтрации шумов — но именно его и опровергли эти эксперименты. Физики не обнаружили ожидаемой разницы в поляризационных корреляциях, а значит, этот метод неприменим.
Тем не менее, открытие не сводит на нет надежды, а скорее перенаправляет фокус. Теперь учёные смогут искать другие, более точные способы использовать устойчивую запутанность в медицинской визуализации. Это может привести к разработке квантовых устройств нового поколения, способных «видеть» патологические процессы с беспрецедентной точностью.
Запутанность, как оказалось, не так уж хрупка — и это может изменить всё.
Источник: МФТИ
