Физики МФТИ пошли против Эйнштейна: открытие поможет точнее выявлять рак

Российское открытие в области квантовой физики обещает революцию в ПЭТ-диагностике

Физики из Московского физико-технического института (МФТИ) совместно с коллегами из Института ядерных исследований РАН совершили открытие, способное не только изменить представления о природе квантовой запутанности, но и радикально улучшить методы раннего выявления онкологических заболеваний.

В рамках проведённого исследования учёные продемонстрировали, что квантовая связь между фотонами — так называемая квантовая запутанность — сохраняется даже после их комптоновского рассеивания в биологических тканях.

Это напрямую противоречит одному из устоявшихся положений квантовой теории, основанных на работах Альберта Эйнштейна, согласно которым рассеянные фотоны теряют свою запутанность и, следовательно, диагностическую ценность.

Ранее в медицинской практике, в том числе при позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), фотоны, которые отклонялись в процессе прохождения через ткани организма, автоматически исключались из анализа. Считалось, что их траектория нарушена, а содержащаяся в них информация — искажена.

Однако эксперименты, поставленные российскими учёными на специально разработанной установке, доказали обратное: даже рассеянные фотоны продолжают сохранять квантовую связь, позволяя извлечь полезную информацию о месте их рождения и, следовательно, об онкологическом очаге.

Диагностика рака нового поколения: точнее и безопаснее

Это открытие открывает путь к созданию принципиально новых подходов к обработке данных ПЭТ. Использование даже ранее «отбракованных» фотонов с применением технологий искусственного интеллекта и машинного обучения позволит существенно повысить точность визуализации.

А это, в свою очередь, даст возможность выявлять злокачественные новообразования на ранней стадии — когда шанс на излечение особенно высок.

Дополнительным преимуществом станет снижение лучевой нагрузки на пациента: благодаря более полному использованию собранных данных, потребуется меньшее количество радиоактивных меток, что особенно важно для уязвимых категорий больных.

Для практического внедрения открытия в клиническую диагностику потребуется значительное переоснащение: нужны новые типы детекторов, способные улавливать рассеянные фотоны с необходимой точностью, и программные алгоритмы, умеющие интерпретировать их сигналы.

Работа над такими системами уже началась, но потребуется не менее нескольких лет, прежде чем технологии станут массовыми.

Однако, как отмечают сами исследователи, фундамент, заложенный этим открытием, способен в будущем спасти миллионы жизней и изменить саму философию медицинской визуализации.

Примечательно, что результаты российской команды уже получили признание за рубежом — независимые эксперименты в зарубежных лабораториях подтвердили сохранение запутанности фотонов после рассеивания. Таким образом, в научной среде открытие МФТИ рассматривается не просто как прикладное достижение, а как возможное основание для пересмотра отдельных положений квантовой теории, в том числе тех, что были озвучены самим Эйнштейном.

По словам одного из участников исследования, это пример того, как фундаментальная наука напрямую влияет на человеческую жизнь: «То, что ещё вчера считалось невозможным, завтра может стать стандартом медицины».