近(9)日，澳洲昆士兰大学(University of Queensland)的科学家，开发出一种利用量子原理，可提升显微镜35%清晰度的技术；在不用化学标记处理下，就能观察到小至细胞内特定化学键的结构，大幅突破过去显微技术的限制。研究论文登于顶尖《Nature》。
进行显微成像时，物体发出的讯号与图像背景值的随机光线波动(light fluctuations)不易分辨，是一项常见问题。过去科学家透过「增加光源强度」来解决此问题，像是运用亮度极高的雷射光提供光源；不过强光的能量，可能导致生物样本在观察过程中受到影响。
因此，这组由昆士兰大学物理教授Warwick Bowen领导的团队，透过量子技术来减少图像中的随机光线波动，其原理涉及爱因斯坦所提出、近年热门的物理研究领域「量子纠缠」(quantum entanglement )。
该显微镜运用光子间相互关联性(photon correlations)观察微小物体，实验证实，该技术可让讯噪比(signal-to-noise ratio)高于传统显微镜所造成的光损伤极限(photodamage limit)。
研究人员表示，这项创新型的「相干拉曼显微镜」(coherent Raman microscope)技术，比起传统显微镜，讯噪比可提高35%，相当于提高14%的灵敏度。可研究细胞内的分子「震动」，让科学家观察到细胞内特定的化学键，该技术也已被证实可区分癌细胞和健康细胞。
相干拉曼显微镜已是目前被广泛应用的技术，观察的样本无需先标记或染色处理是主要特色；不过，运用强光提升讯噪比时可能造成样本的光损伤，也成为相干拉曼显微镜最大的应用限制。如今，Bowen团队的研究，则证实了如何跨越这项限制。
不过，未参与此研究的雪梨科技大学(University of Technology Sydney)教授(Dayong Jin)表示，如同2014获诺贝尔化学奖的奈米显微技术，最早在1990年代初就开发出来，但经过十多年才被世界各地的实验室採用，这项量子显微镜的应用仍需要些时间。
参考资料：
1.论文原文：https://www.nature.com/articles/s41586-021-03528-w
2.https://www.theguardian.com/science/2021/jun/10/quantum-leap-for-medical-research-as-microscope-zooms-in-on-tiny-structures
来源：台湾日报
