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蘇塞克斯大學(xué)的一組科學(xué)家首次構(gòu)建了模塊化量子大腦掃描儀，并用它來記錄大腦信號(hào)。這是世界上第一次使用模塊化量子大腦傳感器檢測(cè)到大腦信號(hào)。對(duì)于所有從事量子大腦成像技術(shù)的研究人員來說，這是一個(gè)重要的里程碑，因?yàn)槟K化傳感器可以像樂高積木一樣按比例放大。該團(tuán)隊(duì)還連接了兩個(gè)傳感器，如樂高積木，證明使用這種方法進(jìn)行全腦掃描是觸手可及的 - 正如他們的論文所詳述，該論文今天以預(yù)印本形式發(fā)表。這對(duì)于目前來自美國的商用量子大腦傳感器來說是不可能的。
這些模塊化設(shè)備就像玩積木一樣工作，因?yàn)樗鼈兛梢赃B接在一起。這開辟了使用量子技術(shù)進(jìn)行全腦掃描的潛力，以及阿爾茨海默氏癥等神經(jīng)退行性疾病的潛在進(jìn)展。
該設(shè)備是在該大學(xué)的量子系統(tǒng)和設(shè)備實(shí)驗(yàn)室建造的，它使用超靈敏的量子傳感器來拾取這些最微小的磁場(chǎng)以觀察大腦內(nèi)部，從而繪制神經(jīng)活動(dòng)圖。
該團(tuán)隊(duì)將傳感器應(yīng)用于參與者頭皮的外部，靠近大腦的視覺皮層。他們要求參與者以 10-20 秒的間隔睜開和閉上眼睛，并且能夠檢測(cè)到信號(hào)。這是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的動(dòng)作，但要從外部看到它發(fā)生在大腦內(nèi)部，需要非常復(fù)雜的量子技術(shù)。
托馬斯·庫森斯博士 制造傳感器的薩塞克斯大學(xué)學(xué)生解釋說：
“我們的量子傳感器必須非常靈敏，才能捕捉到大腦中確實(shí)非常微弱的磁場(chǎng)。從上下文來看，大腦的磁場(chǎng)比冰箱磁鐵的磁場(chǎng)低一萬億倍。
“因?yàn)槲覀兊脑O(shè)備迄今為止是獨(dú)一無二的，因?yàn)樗悄K化的——我們已經(jīng)通過將兩個(gè)傳感器連接在一起展示了模塊化的工作——我們現(xiàn)在計(jì)劃通過建造更多的傳感器來擴(kuò)大這個(gè)項(xiàng)目的規(guī)模，把它變成一個(gè)完整的大腦成像系統(tǒng). 這可以在檢測(cè)和提供治療阿爾茨海默氏癥等神經(jīng)退行性疾病方面取得重大進(jìn)展。
“這是幾個(gè)月努力工作的結(jié)果，我很高興看到我們的第一個(gè)大腦信號(hào)使用我們自己的量子傳感器，完全由我們?cè)谒_塞克斯大學(xué)建造?！?/p>
蘇塞克斯大學(xué)蘇塞克斯大學(xué)蘇塞克斯量子研究項(xiàng)目主任兼實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家彼得克魯格教授解釋說：
“由于我們的傳感器在模塊化基礎(chǔ)上工作，我們現(xiàn)在將能夠?qū)ζ溥M(jìn)行擴(kuò)展以創(chuàng)建更詳細(xì)的大腦或大腦部分圖像。使用當(dāng)前可用的商業(yè)產(chǎn)品無法做到這一點(diǎn)。這種新傳感器薩塞克斯大學(xué)建造的量子傳感器為英國生產(chǎn)的量子傳感器打開了大門，這在更廣泛的英國量子技術(shù)領(lǐng)域非常重要。
“擁有這種傳感器是進(jìn)一步跨學(xué)科研究的重要一步，涉及從意識(shí)科學(xué)家和工程師到神經(jīng)科學(xué)家的研究人員，這非常符合我們?cè)谔K塞克斯進(jìn)行研究的精神?！?/p>
英國 Quantum Technology Hub Sensors and Timing 首席研究員 Kai Bongs 教授說：
“我們對(duì)蘇塞克斯大學(xué) Hub 研究人員的這一突破性發(fā)展感到高興。這些成功大大有助于推動(dòng)英國量子生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展，使我們更接近在臨床應(yīng)用中利用量子傳感器技術(shù)，這將產(chǎn)生真正的社會(huì)影響. 在英國建立強(qiáng)大的量子大腦成像能力是我們合作的一個(gè)很好的例子。”
量子磁傳感器使用磁屏蔽內(nèi)的光泵磁力計(jì)來減少環(huán)境磁場(chǎng)并確保它們不被檢測(cè)到。簡(jiǎn)單來說，傳感器的工作原理是將蒸汽置于量子態(tài)，用激光束照射它，然后使用光電探測(cè)器查看通過了多少光。原子蒸氣如何與激光非常敏感地相互作用取決于磁場(chǎng)。大腦神經(jīng)元中的微小電流會(huì)導(dǎo)致甚至在大腦外部產(chǎn)生非常小的磁場(chǎng)，而這正是傳感器接收到的。
