論文の概要: Quantum enhanced real-time sensing of protein binding process

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.22694v1
• Date: Wed, 30 Oct 2024 05:01:59 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-31 14:27:19.388078
• Title: Quantum enhanced real-time sensing of protein binding process
• Title（参考訳）: 量子化によるタンパク質結合過程のリアルタイムセンシング
• Authors: Mrunal Kamble, Evan Humberd, Tian Li, Girish S. Agarwal,
• Abstract要約: 表面プラズモン共鳴(SPR)技術は,タンパク質結合動態のラベルなしリアルタイム測定に有効である。 信号と雑音の比を時間関数として記録し、結合過程を通して維持する4dBのスクイージングを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.519706309536815
• License:
• Abstract: Analyzing biokinetic processes play significant role in understanding fundamental cellular functions. Many physics based technologies used to study such processes are limited by the shot noise inherent to the coherent states of light. These technologies can greatly advantage by leveraging quantum probes to improve the sensitivity of measurements in cellular biology. Surface Plasmon Resonance (SPR) technique has been used effectively to achieve label-free, real-time measurements of protein binding kinetics that constitutes an important biological phenomenon occurring near the cell membrane. Here, we demonstrate the integration of this technique with the two-mode bright squeezed state having fewer fluctuations as compared to the coherent state to improve the sensitivity of measurement in studying a protein binding process. We show 4dB of squeezing as we record the signal-to-noise ratio as the function of time and is maintained throughout the binding process. The quantum advantage as shown in terms of squeezing is achieved despite the total absorption of 74% from the source until the final detection after the sensor. Overall we provide the most practical setup for improving the sensitivity of the time-dependent measurements involved in various biological processes at the molecular level.
• Abstract（参考訳）: 生体動態過程の分析は、基本的な細胞機能を理解する上で重要な役割を担っている。 このような過程を研究するために使われる物理技術の多くは、光のコヒーレントな状態に固有のショットノイズによって制限されている。 これらの技術は、細胞生物学における測定の感度を向上させるために量子プローブを活用することで、大いに活用できる。 表面プラズモン共鳴(SPR)技術は、細胞膜の近くで起こる重要な生物学的現象を構成するタンパク質結合動態のラベル無しでリアルタイムに測定するために効果的に用いられている。 本稿では, タンパク質結合過程の研究において, 測定感度を向上させるために, コヒーレント状態と比較して, 揺らぎが少ない2モードの励起状態と組み合わせることで, 測定感度を向上させることを実証する。 信号と雑音の比を時間関数として記録し、結合過程を通して維持する4dBのスクイージングを示す。 スクイーズ法で示される量子優位性は、センサの後の最終的な検出まで、ソースから74%の総吸収にもかかわらず達成される。 全体として、分子レベルでの様々な生物学的プロセスに関わる時間依存測定の感度を向上させるための最も実用的なセットアップを提供する。

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