論文の概要: A Pulsed Live-Cell Quantum Microscope for Entangled Solid State and Biological Qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.03552v1
- Date: Fri, 03 Jul 2026 18:27:28 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-07 22:26:29.647035
- Title: A Pulsed Live-Cell Quantum Microscope for Entangled Solid State and Biological Qubits
- Title（参考訳）: パルスライブセル型量子顕微鏡による絡み合った固体と生物の量子ビット
- Abstract要約: 本報告では, パルス量子顕微鏡を用いて, 生きた細胞における両量子ビット技術の同時量子状態操作を実現する。
生体および固体のナノ粒子を同じ細胞に同時配置したライブ細胞イメージングは、多重量子センシングにおけるこの技術のパワーを実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1724325411976257
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Two revolutions in quantum sensing are converging on the same microscope stage. Biological qubits have emerged as genetically encoded, optically addressable quantum systems inside live cells. Solid state spin based qubits have been entangled and used as nanoscale correlator magnetometers, delivering sensitivity and spatial-resolution gains that single-spin probes cannot reach. Here we report a pulsed quantum microscope that enables simultaneous quantum state manipulation of both qubit technologies in live cells. The platform combines nanosecond-gated optical excitation at 450 nm and 520 nm, three-dimensional diffraction-limited addressing by galvo beam scanning and piezo objective focus, rapidly switched static and radio-frequency magnetic fields, single-photon timing with picosecond resolution, and microwave control for frequencies from DC to 5 GHz, including the 2.87 GHz resonance of solid state spins, the 500 MHz to 800 MHz resonance of radical pairs in biological qubits, and any future qubit resonance in the GHz range. Live cell imaging with simultaneous biological and solid state nanoparticle qubits in the same cell demonstrates the power of this technique for multiplexed quantum sensing. We anticipate this approach will open new opportunities for researchers to explore quantum sensing in live cells, and, ultimately, entanglement between a solid-state qubit and a protein-hosted spin qubit.
- Abstract（参考訳）: 量子センシングにおける2つの革命は、同じ顕微鏡ステージで収束している。
生物学的量子ビットは、生きた細胞の内部に遺伝的にコード化され、光学的に対処可能な量子システムとして出現している。
固体スピンベースの量子ビットは、ナノスケールのコレレータ磁気センサとして絡まっており、単一スピンプローブが到達できない感度と空間分解能のゲインを提供する。
ここでは、パルス量子顕微鏡を用いて、生きた細胞における両方の量子ビット技術の同時量子状態操作を可能にする。
このプラットフォームは、450nmと520nmのナノ秒ゲート光励起、ガルボビーム走査とピエゾ目標焦点による3次元回折制限アドレッシング、高速に変化した静的および無線周波数の磁場、ピコ秒分解能を持つ単光子タイミング、DCから5GHzまでの周波数のマイクロ波制御、固体スピンの2.87GHz共鳴、500MHzから800MHzの生物学的量子ビットのラジカル対の共鳴、およびGHz領域における将来の量子ビット共鳴を組み合わせている。
生体と固体のナノ粒子を同じ細胞に同時に配置したライブセルイメージングは、この技術の多重量子センシングのパワーを実証する。
このアプローチは、研究者が生きた細胞で量子センシングを探索する新たな機会を開拓し、最終的には固体量子ビットとタンパク質がホストするスピン量子ビットの間の絡み合いを期待する。
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