При разработке квантовых томографов учёные столкнулись с проблемой использования “квантовой запутанности” для повышения точности результатов

Физики, включая группу учёных ИЯИ РАН, работали над созданием квантового позитрон-эмиссионного томографа, который использовал бы квантовую запутанность для устранения помех на снимках. Они надеялись, что благодаря этой технологии можно будет удалить фоновые события, мешающие правильному анализу изображений. Однако новые исследования показали, что это невозможно по фундаментальным причинам.

Идея использовать квантовую запутанность в медицине для создания квантово-запутанных позитрон-эмиссионных томографов уже существует около 10 лет. В обычных томографах позитроны используются для диагностики онкологии и кардиологических заболеваний. Радиоактивный изотоп впрыскивается в кровь пациента, и скопления изотопа в опухоли обнаруживаются на снимках благодаря аннигиляционным гамма-квантам. Однако новые исследования показали, что использование квантовой запутанности для устранения фона на снимках не является возможным.

Российские физики из ИЯИ РАН и их коллеги из Хорватии провели измерения, которые показали, что декогерентные (потерявшие ядерную целостность) гамма-кванты, рассеивающиеся в теле человека, все равно сохраняют корреляцию с другими гамма-квантами. Это означает, что идея создания квантово-запутанных томографов оказалась нереализуемой. Это открытие вызывает фундаментальные вопросы о теории квантовых измерений, которая является основой для разработки квантовых технологий.

Таким образом, хотя использование квантовой запутанности казалось перспективным для улучшения технологии томографии, новые исследования показали, что это невозможно. Декогерентные гамма-кванты, которые теряют свою запутанность, все равно обладают корреляцией, что создаёт препятствия для создания квантово-запутанных томографов. Это открытие вызывает важные вопросы в теории квантовых измерений и требует дальнейших исследований для полного понимания этого явления.

Источник: Ferra