Исследователи из Института квантовых вычислений Университета Ватерлоо разработали новую технологию квантового зондирования, которая может измерять структуры отдельных белковых молекул. Метод использует единственную молекулу в качестве квантового сенсора и обладает потенциалом для применения в разработке лекарств и структурной биологии.
Команда под руководством профессора Раффи Будакяна впервые применила для этой цели класс молекул тритил-OX063. Квантовые сенсоры используют уникальные свойства квантовой механики для сверхточных измерений, недоступных традиционным датчикам. Сенсоры исследуют спин атомов — их локальное магнитное окружение. Поскольку каждый атом имеет уникальную резонансную частоту, близко расположенные атомы магнитно влияют друг на друга.
«Наш эксперимент устанавливает новую парадигму в наноразмерном квантовом зондировании», — отметил Будакян. Ключевым достижением стало продление времени когерентности спинов до 400 микросекунд — в 60 раз дольше, чем при стандартных техниках. Аспирант Саханд Табатабаеи разработал новую управляющую последовательность, позволившую сохранять квантовое состояние молекулы достаточно долго для эффективного зондирования.
Сенсор уже может обнаруживать магнитное состояние примерно 10 спинов, и исследователи знают, как достичь чувствительности к единичным спинам — ключевого шага к картированию структур отдельных молекул. Нынешние методы молекулярной визуализации требуют более крупных образцов и не показывают уникальную структуру отдельных молекул. Проект поддержан программой Canada First Research Excellence Fund через инициативу Transformative Quantum Technologies.
Источник: Waterloo News
