Quantum nondemolition measurement
ಕ್ವಾಂಟಮ್ ನಾನ್ಡೆಮೋಲಿಷನ್ (ಕ್ಯೂ. ಎನ್. ಡಿ.) ಮಾಪನವು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಒಂದು ವಿಶೇಷ ರೀತಿಯ ಮಾಪನವಾಗಿದ್ದು, ಇದರಲ್ಲಿ ಅಳೆಯಲಾದ ಗಮನಿಸಬಹುದಾದ ಅನಿಶ್ಚಿತತೆಯು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ನಂತರದ ಸಾಮಾನ್ಯ ವಿಕಾಸದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಅದರ ಅಳತೆಯ ಮೌಲ್ಯದಿಂದ ಹೆಚ್ಚಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಇದಕ್ಕೆ ಮಾಪನ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಅಳತೆ ಮಾಡಲಾದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಭೌತಿಕ ಸಮಗ್ರತೆಯನ್ನು ಕಾಪಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು ಅಗತ್ಯವಾಗಿದೆ, ಮತ್ತು ಮೇಲಾಗಿ ಅಳತೆ ಮಾಡಲಾದ ವೀಕ್ಷಿಸಬಹುದಾದ ಮತ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸ್ವಯಂ-ಹ್ಯಾಮಿಲ್ಟೋನಿಯನ್ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧದ ಮೇಲೆ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಇರಿಸುತ್ತದೆ. ಒಂದು ಅರ್ಥದಲ್ಲಿ, ಕ್ಯೂ. ಎನ್. ಡಿ ಮಾಪನಗಳು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್ನಲ್ಲಿ "ಅತ್ಯಂತ ಶಾಸ್ತ್ರೀಯ" ಮತ್ತು ಕನಿಷ್ಠ ಗೊಂದಲದ ರೀತಿಯ ಮಾಪನಗಳಾಗಿವೆ. ಒಂದೇ ಕಣವನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚುವ ಮತ್ತು ಅದರ ಸ್ಥಾನವನ್ನು ಅಳೆಯುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಧನಗಳು ಅಳತೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಕಣದ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಬಲವಾಗಿ ಮಾರ್ಪಡಿಸುತ್ತವೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ. ಪರದೆಯ ಮೇಲೆ ಹೊಡೆದಾಗ ಫೋಟಾನ್ಗಳು ನಾಶವಾಗುತ್ತವೆ. ಕಡಿಮೆ ನಾಟಕೀಯವಾಗಿ, ಅಳತೆಯು ಕಣವನ್ನು ಅನಿರೀಕ್ಷಿತ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಅಡ್ಡಿಪಡಿಸಬಹುದು; ಎರಡನೆಯ ಅಳತೆ, ಮೊದಲನೆಯದರ ನಂತರ ಎಷ್ಟು ಬೇಗನೆ ಇರಲಿ, ನಂತರ ಅದೇ ಸ್ಥಳದಲ್ಲಿ ಕಣವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯುವ ಭರವಸೆ ಇರುವುದಿಲ್ಲ. ಮಾಪನದ ನಂತರ ತಕ್ಷಣವೇ ಕಣವು ಅಳತೆ ಮಾಡಿದ ಐಗನ್ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿರುವ ಆದರ್ಶ, "ಮೊದಲ-ರೀತಿಯ" ಪ್ರಕ್ಷೇಪಕ ಅಳತೆಗಳಿಗೂ ಸಹ, ಕಣದ ನಂತರದ ಮುಕ್ತ ವಿಕಸನವು ತ್ವರಿತವಾಗಿ ಬೆಳೆಯುವ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಅನಿಶ್ಚಿತತೆಯನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ. ಇದಕ್ಕೆ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತವಾಗಿ, ಮುಕ್ತ ಕಣದ ಆವೇಗದ (ಸ್ಥಾನಕ್ಕಿಂತ) ಮಾಪನವು ಕ್ಯೂ. ಎನ್. ಡಿ. ಆಗಿರಬಹುದು ಏಕೆಂದರೆ ಆವೇಗದ ವಿತರಣೆಯನ್ನು ಕಣದ ಸ್ವಯಂ-ಹ್ಯಾಮಿಲ್ಟೋನಿಯನ್ p2/2m ರಕ್ಷಿಸುತ್ತದೆ. ಮುಕ್ತ ಕಣದ ಹ್ಯಾಮಿಲ್ಟೋನಿಯನ್ ಆವೇಗದ ಆಪರೇಟರ್ನೊಂದಿಗೆ ಪ್ರಯಾಣಿಸುವುದರಿಂದ, ಆವೇಗದ ಐಗನ್ ಸ್ಟೇಟ್ ಸಹ ಶಕ್ತಿಯ ಐಗನ್ ಸ್ಟೇಟ್ ಆಗಿದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಒಮ್ಮೆ ಆವೇಗವನ್ನು ಅಳೆಯಿದರೆ ಅದರ ಅನಿಶ್ಚಿತತೆಯು ಮುಕ್ತ ವಿಕಾಸದಿಂದಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಾಗುವುದಿಲ್ಲ. "ನಾನ್ಡೆಮೋಲಿಷನ್" ಎಂಬ ಪದವು ತರಂಗ ಕಾರ್ಯವು ಕುಸಿಯಲು ವಿಫಲವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುವುದಿಲ್ಲ ಎಂಬುದನ್ನು ಗಮನಿಸಿ. ಕ್ಯೂ. ಎನ್. ಡಿ. ಮಾಪನಗಳನ್ನು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ನಿರ್ವಹಿಸುವುದು ಅತ್ಯಂತ ಕಷ್ಟಕರವಾಗಿದೆ. ಕ್ಯೂ. ಎನ್. ಡಿ ಮಾಪನಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ತನಿಖೆಯು ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ಅಲೆಗಳ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಪತ್ತೆಹಚ್ಚುವಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಪ್ರಮಾಣಿತ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮಿತಿಯನ್ನು ತಪ್ಪಿಸುವ ಬಯಕೆಯಿಂದ ಪ್ರೇರೇಪಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ. ಬ್ರಗಿನ್ಸ್ಕಿ, ಗುಹೆಗಳು, ಡ್ರೆವರ್, ಹಾಲೆನ್ಹಾರ್ಟ್ಸ್, ಖಲೀಲಿ, ಸ್ಯಾಂಡ್ಬರ್ಗ್, ಥಾರ್ನ್, ಉನ್ರುಹ್, ವೊರೊಂಟ್ಸೋವ್ ಮತ್ತು ಝಿಮ್ಮರ್ಮ್ಯಾನ್ ಅವರ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಕೆಲಸದ ನಂತರ ಕ್ಯೂಎನ್ಡಿ ಅಳತೆಗಳ ಸಾಮಾನ್ಯ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಬ್ರಗಿನ್ಸ್ಕಿ, ವೊರೊಂಟ್ಸೋವ್ ಮತ್ತು ಥಾರ್ನ್ ಅವರು ರೂಪಿಸಿದರು. ತಾಂತ್ರಿಕ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನ ಸ್ವಯಂ-ಹ್ಯಾಮಿಲ್ಟೋನಿಯನ್ ಹೊಂದಿರುವ ಕೆಲವು ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಗೆ ಗಮನಿಸಬಹುದಾಗಿದೆ. ಈ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಹ್ಯಾಮಿಲ್ಟೋನಿಯನ್ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳ ಮೂಲಕ ಕೇವಲ ಸಂಕ್ಷಿಪ್ತ ಕ್ಷಣಗಳವರೆಗೆ ಜೋಡಿಸಲಾದ ಉಪಕರಣದಿಂದ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇಲ್ಲದಿದ್ದರೆ, ಅದರ ಪ್ರಕಾರ ಮುಕ್ತವಾಗಿ ವಿಕಸನಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ನಿಖರವಾದ ಅಳತೆಯು ಜಾಗತಿಕ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಮತ್ತು ಅಂದಾಜು ರೂಪಕ್ಕೆ ತರುತ್ತದೆ, ಅಲ್ಲಿ ಮಾಪನದ ಸಂಭವನೀಯ ಫಲಿತಾಂಶಗಳಿಗೆ ಅನುಗುಣವಾದ ಐಗನ್ವೆಕ್ಟರ್ಗಳು ಮತ್ತು ಅವುಗಳನ್ನು ದಾಖಲಿಸುವ ಉಪಕರಣದ ಅನುಗುಣವಾದ ಸ್ಥಿತಿಗಳಾಗಿವೆ. ಹೈಸೆನ್ಬರ್ಗ್ ಚಿತ್ರ ವೀಕ್ಷಣೆಗಳನ್ನು ಸೂಚಿಸಲು ಸಮಯ-ಅವಲಂಬನೆಯನ್ನು ಅನುಮತಿಸಿಃ ಅಳತೆಗಳ ಒಂದು ಅನುಕ್ರಮವನ್ನು ಕ್ಯೂ. ಎನ್. ಡಿ ಅಳತೆಗಳೆಂದು ಹೇಳಲಾಗುತ್ತದೆ, ಯಾವುದಾದರೂ ಇದ್ದರೆ ಮತ್ತು ಯಾವಾಗ ಅಳತೆಗಳನ್ನು ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಗುಣಲಕ್ಷಣವು ಮತ್ತು ನ ಯಾವುದೇ ಆಯ್ಕೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದರೆ, ಅದನ್ನು ನಿರಂತರ ಕ್ಯೂ. ಎನ್. ಡಿ ವೇರಿಯೇಬಲ್ ಎಂದು ಹೇಳಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದು ಕೆಲವು ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಸಮಯಗಳಿಗೆ ಮಾತ್ರ ಇದ್ದರೆ, ಅದನ್ನು ಸ್ಟ್ರೋಬೋಸ್ಕೋಪಿಕ್ ಕ್ಯೂ. ಎನ್. ಡಿ ವೇರಿಯೇಬಲ್ ಎಂದು ಹೇಳಲಾಗುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಮುಕ್ತ ಕಣದ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಆವೇಗವನ್ನು ಸಂರಕ್ಷಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವಾಸ್ತವವಾಗಿ ನಿರಂತರ ಕ್ಯೂ. ಎನ್. ಡಿ. ಅನ್ನು ಗಮನಿಸಬಹುದು, ಆದರೆ ಸ್ಥಾನವು ಅಲ್ಲ. ಮತ್ತೊಂದೆಡೆ, ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ ಆಸಿಲೇಟರ್ಗೆ ಸ್ಥಾನ ಮತ್ತು ಆವೇಗವು ಸಮಯದ ಸಂವಹನ ಸಂಬಂಧಗಳಲ್ಲಿ ನಿಯತಕಾಲಿಕವನ್ನು ತೃಪ್ತಿಪಡಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು x ಮತ್ತು p ಗಳು ನಿರಂತರವಾದ ಕ್ಯೂ. ಎನ್. ಡಿ. ವೀಕ್ಷಣೆಗಳಲ್ಲ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಅರ್ಧ-ಅವಧಿಯ (τ = kπ/ω) ಅವಿಭಾಜ್ಯ ಸಂಖ್ಯೆಗಳಿಂದ ಬೇರ್ಪಡಿಸಿದ ಸಮಯಗಳಲ್ಲಿ ಅಳತೆಗಳನ್ನು ಮಾಡಿದರೆ, ಸಂವಹನ ಯಂತ್ರಗಳು ಕಣ್ಮರೆಯಾಗುತ್ತವೆ. ಇದರರ್ಥ x ಮತ್ತು p ಗಳು ಸ್ಟ್ರೋಬೋಸ್ಕೋಪಿಕ್ ಕ್ಯೂ. ಎನ್. ಡಿ ವೀಕ್ಷಿಸಬಹುದಾದವುಗಳಾಗಿವೆ. ಮುಕ್ತ ವಿಕಾಸದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಸಂರಕ್ಷಿಸಲಾಗಿರುವ ಒಂದು ವೀಕ್ಷಿಸಬಹುದಾದ ವಸ್ತುವು ಸ್ವಯಂಚಾಲಿತವಾಗಿ ಕ್ಯೂ. ಎನ್. ಡಿ ವೇರಿಯೇಬಲ್ ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ಆದರ್ಶ ಪ್ರಕ್ಷೇಪಕ ಅಳತೆಗಳ ಅನುಕ್ರಮವು ಸ್ವಯಂಚಾಲಿತವಾಗಿ ಕ್ಯೂ. ಎನ್. ಡಿ ಅಳತೆಗಳಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಪರಮಾಣು ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ಕ್ಯೂ. ಎನ್. ಡಿ ಅಳತೆಗಳನ್ನು ಕಾರ್ಯಗತಗೊಳಿಸಲು, ಅಳತೆಯ ಬಲವು (ದರ) ಅಳತೆಯ ಹಿನ್ನಡೆಯಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಪರಮಾಣು ಕೊಳೆಯುವಿಕೆಗೆ ಪೈಪೋಟಿ ನೀಡುತ್ತದೆ. ಮಾಪನ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಕೊಳೆಯುವಿಕೆಯ ನಡುವಿನ ಸಾಪೇಕ್ಷ ಅನುಪಾತವನ್ನು ನಿರೂಪಿಸಲು ಜನರು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಡೆಪ್ತ್ ಅಥವಾ ಸಹಕಾರವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತಾರೆ. ನ್ಯಾನೊಫೋಟೋನಿಕ್ ತರಂಗ ಮಾರ್ಗದರ್ಶಿಗಳನ್ನು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಆಗಿ ಬಳಸುವ ಮೂಲಕ, ಪರಮಾಣು-ಬೆಳಕಿನ ಜೋಡಣೆಯನ್ನು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ದುರ್ಬಲ ಕ್ಷೇತ್ರದೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿದೆ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗೆ ಸ್ವಲ್ಪ ಅಡ್ಡಿಪಡಿಸುವ ಮೂಲಕ ವರ್ಧಿತ ನಿಖರವಾದ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮಾಪನವಾಗಿದೆ. ಕ್ಯೂ. ಎನ್. ಡಿ. ಎಂಬ ಪದದ ಬಳಕೆಯು ಬಲವಾದ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮಾಪನದ ಸಾಮಾನ್ಯ ಕಲ್ಪನೆಗೆ ಏನನ್ನೂ ಸೇರಿಸುವುದಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಧ್ವಂಸ ಎಂಬ ಪದದ ಎರಡು ವಿಭಿನ್ನ ಅರ್ಥಗಳಿಂದಾಗಿ ಗೊಂದಲಕ್ಕೊಳಗಾಗಬಹುದು ಎಂದು ವಾದಿಸಲಾಗಿದೆ (ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಕಳೆದುಕೊಳ್ಳುವುದು ಮತ್ತು ಕಣವನ್ನು ಕಳೆದುಕೊಳ್ಳುವುದು). ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ಬಾಹ್ಯ ಕೊಂಡಿಗಳು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ಪ್ರಪಂಚದ ಲೇಖನ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ನಾಶಪಡಿಸದೆ ಅಳೆಯುವುದು ಫೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ನಾಶಪಡಿಸದೆ ಎಣಿಸುವುದು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಅಳತೆ