8月23日消息，维也纳工业大学（TU Wien）联合维也纳大学、约翰内斯开普勒大学林茨分校（JKU Linz）和因斯布鲁克大学的团队开发出一种新方法：将电子显微镜的电子束与内置离子阱的量子计算机相耦合，利用电子携带的量子信息提升显微成像能力。相关论文已被《物理评论快报》（Physical Review Letters）接收，预印本已在arXiv公开。

现代电子显微镜可在原子尺度成像，但需要大量电子轰击样品，而不样品——尤其是蛋白质等生物样品——无法承受高强度电子束辐照。研究第一作者、TU Wien博士生Elias Pescoller解释思路："我们让电子与被离子阱固定在电子束路径上的离子发生相互作用，例如在电子与量子计算机之间建立量子纠缠，电子与离子共享一个量子态。"随后下一个电子经过时同样与量子计算机纠缠。团队通过执行特定的量子计算操作，将多个电子的信息最优合并，从而在使用相对少量电子的情况下获得最大强度的信号。"以前无法与随机噪声区分的信号，因此可以变成清晰信号。"参与研究的Iva Březinová表示，量子物理使该方法能突破传统电子计数的统计极限。

团队已从数学上证明该方法的优越性，下一步实验正在推进：在TU Wien的透射电子显微镜服务中心（USTEM），因斯布鲁克大学Philipp Schindler团队开发的离子阱量子计算机将被集成进一台电子显微镜，量子算法由JKU林茨Johannes Kofler团队开发。这项工作在奥地利量子科学卓越集群quantA框架下完成。对电子显微学而言，若实验验证成功，量化生物学等低剂量成像场景有望在不损伤样品的前提下获得更高信噪比；量子-电子光学耦合本身也是量子传感与电镜技术的首次深度融合。 （来源：TU Wien）