Doch wie können Informationen aus diesen extremen Wellenlängenbereichen sichtbar gemacht werden? Dabei hilft den Forschenden der quantenmechanische Effekt der Verschränkung von Photonen. Dadurch kann Licht von verschiedenen Wellenlängen miteinander kombiniert werden. Ein Laserstrahl wird in einem optischen Aufbau durch einen nichtlinearen Kristall geschickt, in dem er sich in zwei miteinander verschränkte Lichtstrahlen aufteilt. Dabei können diese beiden Strahlen – je nach Eigenschaften des Kristalls – ganz unterschiedliche Wellenlängen haben. Trotzdem sind sie durch die Verschränkung miteinander verbunden.
»Während nun der eine Photonenstrahl über Spiegel zum zu detektierenden Objekt im unsichtbaren Infrarotbereich geschickt wird und dort mit der Probe interagiert, wird der Zwillingsstrahl im sichtbaren Spektrum von einer Kamera eingefangen. Da die verschränkten Lichtteilchen die gleiche Information in sich tragen, entsteht ein Bild, obwohl das Licht, das die Kamera erreicht, das eigentliche Objekt nie erreicht hat«, erklärt Gräfe. Der sichtbare Zwilling gibt sozusagen darüber Aufschluss, was mit dem unsichtbaren Zwilling gerade passiert.
Das gleiche Prinzip lässt sich auch im ultravioletten Spektralbereich nutzen. Denn UV-Licht schädigt die Zellen, und so sind lebende Zellproben äußerst lichtempfindlich. Das schränkt die Untersuchungszeit, etwa von Zellprozessen, die Stunden oder länger dauern, erheblich ein. Da bei der Quantenbildgebung weniger Licht und weniger Strahlungsdosis in die Gewebezellen dringt, können diese länger mit hoher Auflösung zerstörungsfrei beobachtet und analysiert werden.
Unsichtbares sichtbar machen
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