La détection d’impulsions lumineuses uniques dans une large zone spectrale est devenue plus rapide et plus sensible grâce à des chercheurs financés par l’UE qui ont mis au point des capteurs à nanofils supraconducteurs. Produisant très peu de faux comptages, ces systèmes révolutionnaires ont des implications importantes pour l’imagerie cérébrale et l’espace.
Depuis son invention en 1673, la microscopie optique a considérablement amélioré notre compréhension de la biologie. Cependant, ses performances et son utilité en biomédecine sont considérablement limitées par la diffusion de la lumière.
Cette limitation devient cruciale lorsqu’il s’agit d’aborder des questions profondes en biologie des systèmes. Par exemple, comment les structures et la dynamique des réseaux neuronaux affectent-elles le fonctionnement du cerveau? Pour répondre à cette question, les chercheurs doivent capturer la dynamique biologique de grandes populations cellulaires avec une haute résolution temporelle sur une large gamme spectrale.
«Ce n’est pas une mince affaire, car il s’agit d’imager des neurones dans de vastes zones du cerveau et à des profondeurs que les technologies actuelles ne peuvent atteindre», note Sander Dorenbos, coordinateur du projet Brainiaqs financé par l’UE et directeur général de Single Quantum. Sander Dorenbos souligne que la profondeur et la résolution d’imagerie actuelles en microscopie optique sont limitées en raison des faibles spécifications des détecteurs de lumière.
«Les nanofils supraconducteurs multipixels offrent une solution potentielle, promettant de doubler à la fois la profondeur et la résolution de l’imagerie», déclare Sander Dorenbos. L’objectif de Brainiaqs était d’intégrer la technologie de la détection quantique aux innovations des sciences de la vie, qui recherchent en permanence de nouvelles techniques d’imagerie biologique permettant des diagnostics précis et non invasifs.
Imagerie à l’aide de réseaux de capteurs quantiques
La première réalisation de Brainiaqs a été la mise au point d’un réseau multipixel de capteurs quantiques basés sur des détecteurs de photons uniques à nanofils supraconducteurs (SNSPD). Ces détecteurs offrent une grande efficacité de détection, une résolution temporelle ultrarapide et un faible temps mort. En outre, ils peuvent compter des photons uniques dans une gamme de longueurs d’onde comprise entre 1 500 et 2 500 nm. Le réseau innovant de capteurs quantiques, associé à un cryostat optique et à une électronique évolutive, a été baptisé SQCam…
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