Hoe werkt de quantum-elektronenmicroscoop van TU Wien?

Waarom dit de stralingsschade kan beperken

Bij conventionele elektronenmicroscopie wordt de statistische nauwkeurigheid meestal verbeterd door meer elektronen te registreren. Maar elk extra elektron kan energie afgeven, ionisatie veroorzaken of radiolyse in gang zetten — chemische veranderingen die het monster aantasten.

De quantumstrategie mikt op een hogere informatiewaarde per elektron. Verstrengeling tussen elektron en ion bewaart quantum informatie over de interactie met het monster. De bewerkingen tussen opeenvolgende elektronen maken het mogelijk die informatie coherent op te bouwen, in plaats van uitsluitend klassiek gemiddelden te nemen.

Dat is vooral relevant voor geïsoleerde eiwitten en ander biologisch materiaal dat slecht tegen de elektronenbundel kan. Bij zulke monsters kan de dosis die nodig is voor een beeld met hoge resolutie de structuur al veranderen of vernietigen voordat de meting klaar is. Het doel is daarom dosiszuinige elektronenmicroscopie — niet een techniek die interactie met het monster of schade volledig uitsluit.

Nog geen quantumbeeld van een eiwit

De belangrijkste kanttekening is dat het voordeel voorlopig toekomstmuziek is. De publicatie beschrijft de architectuur en analyseert de haalbaarheid, maar rapporteert geen experimenteel bewezen beeld op atomaire resolutie van een individueel eiwit.

Welke instellingen werken eraan mee?

TU Wien neemt het microscoopgerichte deel van het project voor zijn rekening. De universiteit beschrijft het concept als de rechtstreekse integratie van een kleine quantumcomputer in een elektronenmicroscoop.

De preprint van januari 2026 noemt onderzoekers die verbonden zijn aan TU Wien, de Universiteit van Wenen, JKU Linz en de Universiteit van Innsbruck. Daarmee brengt het project expertise samen op het gebied van elektronenmicroscopie, quantumtheorie, ionenvallen en quantum-informatietechnologie.

Op hoofdlijnen sluit de bijdrage van de Universiteit van Wenen aan bij het programma rond quantum-elektronen en microscopie. JKU Linz levert relevante theoretische en quantumwetenschappelijke expertise, terwijl Innsbruck bijdraagt aan kennis over quantumcomputers met gevangen ionen. De beschikbare bronnen geven geen voldoende precieze onderbouwing voor een verdere verdeling van verantwoordelijkheden.

Het project maakt deel uit van quantA, de Oostenrijkse Cluster of Excellence voor quantumwetenschap. In het quantA-overzicht staat het project QCEM: Quantum-Computer-Enhanced Electron Microscopy vermeld, met Thomas Juffmann als hoofdonderzoeker en Philipp Haslinger, Iva Březinová, Philipp Schindler en Richard Küng als medeprojectleiders.

Van theorie naar laboratoriumopstelling

De ontwikkeling verschuift van het theoretische ontwerp uit januari 2026 naar experimentele bouw. De onderzoekers willen de koppeling tussen elektronen en ionen en het protocol voor opeenvolgende quantumverwerking omzetten in werkende laboratoriumhardware. De bronnen bevestigen het theoretische voorstel en de beschrijving van TU Wien, maar documenteren nog geen voltooid instrument.

De financiering past binnen het bredere onderzoeksprogramma. De Oostenrijkse wetenschapsfondsstructuur rond quantA vormt daar een onderdeel van; daarnaast vermeldt de Gordon and Betty Moore Foundation een subsidie van 3.836.032 dollar voor 48 maanden aan de Universiteit van Wenen voor onderzoek naar de integratie van quantumcomputing en elektronenmicroscopie.

De beslissende proeven moeten nog aantonen of de elektron-ioncoherentie onder realistische microscoopomstandigheden behouden blijft, of geheugen- en poortfouten laag genoeg zijn om een quantumvoordeel mogelijk te maken, en of de lagere dosis ook werkt bij heterogene, stralingsgevoelige monsters — en niet alleen bij ideale modelsystemen.