اثرات کوانتومی، عملکرد توموگرافی القایی مغناطیسی را بهبود می بخشد - یک تکنیک تصویربرداری که کاربردهای پزشکی امیدوارکننده ای دارد.

توموگرافی القایی مغناطیسی روشی بدون تماس و غیر تهاجمی برای ترسیم خواص الکتریکی و مغناطیسی ماده است. این تکنیک در بررسی‌های ژئوفیزیکی و در آزمایش‌های غیرمخرب اجسام فلزی استفاده می‌شود و می‌تواند کاربردهای مختلفی در تصویربرداری پزشکی مانند پایش فعالیت مغز داشته باشد. اکنون یوجین پولزیک Eugene Polzik و همکارانش در دانشگاه کپنهاگ دانمارک نشان داده اند که پدیده‌های کوانتومی می‌توانند حساسیت توموگرافی القای مغناطیسی را افزایش دهند [1]. نمایش این تیم جدیدترین نمونه از سنجش کوانتومی تقویت‌شده است که قبلاً در تشخیص امواج گرانشی ارائه شده بود.

در توموگرافی القایی مغناطیسی، میدان مغناطیسی تولید شده توسط سیم پیچ حامل جریان، جریان های گردابه ای اِدی را در ماده مورد بررسی ایجاد می کند. سپس میدان مغناطیسی مرتبط با این جریان های ادی با استفاده از یک سیم پیچ دیگر، یا برای دقت بهتر با یک حسگر کوانتومی به نام مغناطیس‌سنج اتمی آشکار می‌شود. خواص میدان شناسایی شده اطلاعات ارزشمندی را در مورد توزیع رسانایی الکتریکی و نفوذپذیری مغناطیسی در ماده نشان می دهد.

حساسیت این روش تصویربرداری معمولاً محدود به در اصطلاح حد کوانتومی استاندارد است، که با ترکیبی از نوفه کوانتومی آشکارساز و "پس واکنش" (backaction)- یعنی اثر آشکارساز روی اندازه‌گیری میدان - تنظیم می‌شود.

در یک مجموعه آزمایش، پولزیک و همکارانش نشان دادند که در صورت استفاده از مغناطیس‌سنج اتمی حاوی اتم‌های درهم تنیده، می‌توان نوفه را کاهش داد و از پس واکنش اجتناب کرد. این امر به آن‌ها اجازه می‌دهد حساسیت توموگرافی القایی مغناطیسی را فراتر از حد استاندارد کوانتومی افزایش دهند. در یکی از نمایش‌ها، محققان دریافتند که رویکرد تقویت‌شده کوانتومی آن‌ها تقریباً دقت تکنیک رایج را دو برابر می‌کند.

1-W. Zheng et al., “Entanglement-enhanced magnetic induction tomography,” Phys. Rev. Lett. 130, 203602 (2023).

منبع:

Quantum Boost for Magnetic Induction Tomography

ترجمه خبر: شهره کرمی