Алмазные кубиты переквалифицировали в «наноградусники» для отдельных клеток
Схема облучения наночастицы в клетке лазеромИзображение: Georg Kucsko
Физики под руководством Михаила Лукина из Гарвардского университета научились измерять и даже менять температуру внутри живых клеток с рекордной точностью. Для этого они использовали алмазные нанокристаллы, которые обычно применяются в качестве квантовых носителей информации — кубитов. Новый метод опубликован в Nature, а на сайте журнала можно прочитать его краткое описание.
В ходе работы ученые при помощь тонкого капилляра вводили в клетки микроскопические алмазы. Нанокристаллы содержали в своей решетке отдельные несовершенства, вызванные заменой одного из атомов углерода азотом. Замена приводит к тому, что частица становится особенно чувствительна к магнитному полю и температуре.
Температурная чувствительность обычно мешает в работе с квантовыми компьютерами, однако на этот раз ученые решили использовать именно ее. Клетки облучали зеленым лазером, что заставляло нанокристаллы флюоресцировать. Сила этой флюоресценции зависела от температуры алмаза и, следовательно, от температуры клетки. Точность такого измерения составила 0,05 градуса но, как утверждают авторы, может быть в несколько раз улучшена.
Физики показали, что температуру клетки можно не только измерять, но и менять с рекордной точностью. Для этого достаточно ввести в цитоплазму золотые шарики и, облучая их лазером, контролировать нагревание с помощью тех же алмазных термометров.
В последнее время нанокристаллы алмазов с вакантными связями используются в качестве кубитов - носителей квантовой информации. Точнее говоря, речь идет о спинах электронов и ядер азота, которые находятся в углеродной кристаллической решетке. Так, недавно на основе таких нанокристаллов был создан защищенный, хотя и очень простой квантовый компьютер. Кроме того, другой группе ученых удалось запутать алмазные кубиты на расстоянии.
