論文の概要: Quantum-enhanced biosensing enables earlier detection of bacterial growth

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.12057v1
• Date: Fri, 12 Dec 2025 21:55:38 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-16 17:54:56.085994
• Title: Quantum-enhanced biosensing enables earlier detection of bacterial growth
• Title（参考訳）: 量子強化バイオセンシングは細菌の成長を早期に検出できる
• Authors: Rayssa B. de Andrade, Anne Egholm Høgh, Gaetana Spedalieri, Stefano Pirandola, Kirstine Berg-Sørensen, Tobias Gehring, Ulrik L. Andersen,
• Abstract要約: 本報告では、初期細菌検出のための量子化光度測定の最初の実験例を示す。 ショットノイズ限界を超える感度を達成し、従来のセンサよりも30分早く成長の開始を確認できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Rapid detection of bacterial growth is crucial in clinical, food safety, and environmental contexts, yet conventional optical methods are limited by noise and require hours of incubation. Here, we present the first experimental demonstration of a quantum-enhanced photometric measurement for early bacterial detection using squeezed light. By monitoring the optical absorbance of an Escherichia coli culture with a quantum probe, we achieve a sensitivity beyond the shot-noise limit, enabling identification of growth onset up to 30 minutes earlier than with a classical sensor. The noise reduction is validated through statistical modeling with a truncated Gaussian distribution and hypothesis testing, confirming earlier detection with low false-alarm rates. This work illustrates how quantum resources can improve real-time, non-invasive diagnostics. Our results pave the way for quantum-enhanced biosensors that accelerate detection of microbial growth and other biological processes without increasing photodamage.
• Abstract（参考訳）: 細菌増殖の迅速検出は臨床、食品安全、環境の文脈において重要であるが、従来の光学的手法はノイズによって制限され、何時間もインキュベーションを必要とする。 ここでは、初期細菌検出のための量子化光度測定の最初の実験例を示す。 量子プローブを用いて大腸菌培養体の光吸収をモニタリングすることにより、ショットノイズ限界を超える感度を達成し、古典的なセンサーよりも30分早く成長の開始を確認できる。 ノイズ低減はガウス分布の途切れた統計モデルと仮説テストにより検証され、より早い段階での偽アラームレートの低い検出が確認される。 この研究は、量子リソースがリアルタイムで非侵襲的な診断をどのように改善するかを説明する。 本研究は、光損傷を増大させることなく、微生物の増殖やその他の生物学的過程の検出を加速する量子増強型バイオセンサーの道を開くものである。

関連論文リスト

• Large speed-up of quantum emitter detection via quantum interference [0.0]
  量子エミッタは、量子技術、顕微鏡、その他の応用において重要な資源である。 量子放射とコヒーレント場との間の香港-奥羽-マンデル干渉の延長により,現実的なノイズと損失の下でのエミッタ検出における磁化速度向上が可能となることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-05-02T01:43:40Z)
• Harnessing quantum light for microscopic biomechanical imaging of cells and tissues [5.144919723445021]
  本稿では,生物医学研究における光損傷の軽減を目的とした転換的アプローチを紹介する。 量子光励起ブリルアン散乱(SBS)イメージングコントラストを利用して、信号対雑音比を著しく高める。 この方法論の具体的な影響は、標本の生存可能性の顕著な3倍の増大によって証明されている。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-07-11T03:25:51Z)
• Interpretable cancer cell detection with phonon microscopy using multi-task conditional neural networks for inter-batch calibration [39.759100498329275]
  本稿では,バッチ間キャリブレーションを同時に実現する条件付きニューラルネットワークフレームワークを提案する。 異なる実験バッチをトレーニングし、検証することで、我々のアプローチを検証する。 このモデルを拡張して, 診断信号の再構成を行い, 疾患状態を示す有能な特徴の物理的解釈を可能にした。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-03-26T12:20:10Z)
• Spatial super-resolution in nanosensing with blinking emitters [79.16635054977068]
  本稿では,蛍光ナノセンサを点滅させたメソロジー(サーモメトリー,マグネティックメソメトリー,pH推定など)における空間分解能向上手法を提案する。 我々は, 生活科学分野において, 画像解析技術に補完される点滅蛍光センシング剤を日常的に活用できると考えている。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-02-27T10:38:05Z)
• Design and simulation of a transmon qubit chip for Axion detection [103.69390312201169]
  超伝導量子ビットに基づくデバイスは、量子非劣化測定(QND)による数GHz単一光子の検出に成功している。 本研究では,Qub-ITの超伝導量子ビットデバイスの実現に向けた状況を示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-10-08T17:11:42Z)
• Harnessing Data Augmentation to Quantify Uncertainty in the Early Estimation of Single-Photon Source Quality [8.397730500554047]
  本研究では、機械学習技術であるデータ拡張を用いて、ブートストラップされたサンプルを用いて実験データを補足する手法について検討する。 単一のInGaAs/GaAsエピタキシャル量子ドットを含む測定結果から得られた8つのデータセットは、初歩的な例である。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-06-22T05:17:26Z)
• Evaluation of the potential of Near Infrared Hyperspectral Imaging for monitoring the invasive brown marmorated stink bug [53.682955739083056]
  BMSB(Halyomorpha halys)は、数種の作物を害する世界的重要性の害虫である。 本研究は、BMSB検体を検出する技術として、NIR-HSI(Near Infrared Hyperspectral Imaging)を実験室レベルで予備評価する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-01-19T11:37:20Z)
• On-chip quantum information processing with distinguishable photons [55.41644538483948]
  多光子干渉は光量子技術の中心にある。 そこで本研究では,共振器型集積光子源に必要なスケールで変形した光子を干渉させるのに十分な時間分解能で検出を実装できることを実験的に実証した。 ボソンサンプリング実験において,非イデアル光子の時間分解検出がエンタングル操作の忠実度を向上し,計算複雑性の低減を図ることができることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-10-14T18:16:49Z)
• Detecting and tracking bacteria with quantum light [0.0]
  ルリア・ベルタニ鉱床で2つの細菌が増殖し、古典的な分光光度計で観察されるシナリオを考察する。 特に, 細菌の増殖は, 基本的に, 試料の光度を桁違いに減らして, どのように追跡できるかを論じる。 2つの基本的なタスクにおいて、量子資源の優位性と限界を示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-06-23T18:09:18Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。