Quantum metrology
ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮಾಪನಶಾಸ್ತ್ರವು ಭೌತಿಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಭೌತಿಕ ನಿಯತಾಂಕಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ-ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಅಳತೆಗಳನ್ನು ಮಾಡುವ ಅಧ್ಯಯನವಾಗಿದೆ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಿಕ್ಕಿಹಾಕಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಹಿಂಡುವಿಕೆಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಈ ಕ್ಷೇತ್ರವು ಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಚೌಕಟ್ಟಿನಲ್ಲಿ ನಿರ್ವಹಿಸುವ ಅದೇ ಮಾಪನಕ್ಕಿಂತ ಉತ್ತಮ ನಿಖರತೆಯನ್ನು ನೀಡುವ ಮಾಪನ ತಂತ್ರಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವ ಭರವಸೆ ನೀಡುತ್ತದೆ. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಹೈಪೋಥೆಸಿಸ್ ಪರೀಕ್ಷೆಯೊಂದಿಗೆ, ಇದು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಂವೇದನೆಯ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಒಂದು ಪ್ರಮುಖ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಮಾದರಿಯನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ. ಗಣಿತದ ಅಡಿಪಾಯಗಳು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮಾಪನಶಾಸ್ತ್ರದ ಮೂಲ ಕಾರ್ಯವೆಂದರೆ ಏಕೀಕೃತ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರದ ನಿಯತಾಂಕವನ್ನು ಅಂದಾಜು ಮಾಡುವುದು, ಅಲ್ಲಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಆರಂಭಿಕ ಸ್ಥಿತಿ ಮತ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಹ್ಯಾಮಿಲ್ಟೋನಿಯನ್ ಆಗಿದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಈ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಅನೇಕ ಕಣಗಳಿಂದ ಕೂಡಿದೆ, ಮತ್ತು ಹ್ಯಾಮಿಲ್ಟೋನಿಯನ್ ಎಂಬುದು kth ಕಣದ ಮೇಲೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಏಕ-ಕಣ ಪದಗಳ ಮೊತ್ತವಾಗಿದೆ. ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಕಣಗಳ ನಡುವೆ ಯಾವುದೇ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆ ಇಲ್ಲ, ಮತ್ತು ನಾವು ರೇಖೀಯ ಇಂಟರ್ಫೆರೋಮೀಟರ್ಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಮಾತನಾಡುತ್ತೇವೆ. ಸಾಧಿಸಬಹುದಾದ ನಿಖರತೆಯು ಕೆಳಗಿನಿಂದ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕ್ರಾಮರ್-ರಾವ್ನಿಂದ ಬಂಧಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ, ಅಲ್ಲಿ ಸ್ವತಂತ್ರ ಪುನರಾವರ್ತನೆಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಮತ್ತು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಫಿಶರ್ ಮಾಹಿತಿಯಾಗಿದೆ. ನಿಖರವಾದ ಹಂತದ ಅಳತೆಗಳನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಲು ಮ್ಯಾಕ್-ಝೆಂಡರ್ ಇಂಟರ್ಫೆರೋಮೀಟರ್ನಲ್ಲಿ ನೂನ್ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಬಳಸುವುದು ಒಂದು ಗಮನಾರ್ಹ ಉದಾಹರಣೆಯಾಗಿದೆ. ಹಿಂಡಿದ ಸ್ಥಿತಿಗಳಂತಹ ಕಡಿಮೆ ವಿಲಕ್ಷಣ ಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಇದೇ ರೀತಿಯ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡಬಹುದು. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಇಲ್ಯುಮಿನೇಶನ್ ಪ್ರೋಟೋಕಾಲ್ಗಳಲ್ಲಿ, ಸುಸಂಬದ್ಧ ಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುವ ಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಸ್ಥಿತಿಗಳ ಮಿತಿಯನ್ನು ಮೀರಿಸಲು ಎರಡು-ವಿಧಾನದ ಹಿಂಡಿದ ಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪರಮಾಣು ಮೇಳಗಳಲ್ಲಿ, ಸ್ಪಿನ್ ಸ್ಕ್ವೀಝ್ಡ್ ಸ್ಟೇಟ್ಗಳನ್ನು ಹಂತದ ಅಳತೆಗಳಿಗಾಗಿ ಬಳಸಬಹುದು. LIGO ಅಥವಾ ಕನ್ಯಾರಾಶಿ ಇಂಟರ್ಫೆರೋಮೀಟರ್ನಂತಹ ಯೋಜನೆಗಳಲ್ಲಿ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ವಿಕಿರಣವನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚುವುದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಟಿಪ್ಪಣಿಯ ಪ್ರಮುಖ ಅನ್ವಯವಾಗಿದೆ, ಅಲ್ಲಿ ಎರಡು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬೇರ್ಪಟ್ಟ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಗಳ ನಡುವಿನ ಸಾಪೇಕ್ಷ ಅಂತರಕ್ಕೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿಖರತೆಯ ಅಳತೆಗಳನ್ನು ಮಾಡಬೇಕು. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮಾಪನಶಾಸ್ತ್ರವು ವಿವರಿಸಿದ ಅಳತೆಗಳನ್ನು ಪ್ರಸ್ತುತ ಈ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತಿಲ್ಲ, ಏಕೆಂದರೆ ಅವುಗಳನ್ನು ಕಾರ್ಯಗತಗೊಳಿಸುವುದು ಕಷ್ಟಕರವಾಗಿದೆ. ಇದಲ್ಲದೆ, ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ಅಲೆಗಳ ಪತ್ತೆಯ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುವ ಶಬ್ದದ ಇತರ ಮೂಲಗಳಿವೆ, ಅವುಗಳನ್ನು ಮೊದಲು ಜಯಿಸಬೇಕು. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಎಲ್. ಐ. ಜಿ. ಓ. ನಲ್ಲಿ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮಾಪನಶಾಸ್ತ್ರದ ಬಳಕೆಗೆ ಯೋಜನೆಗಳು ಕರೆ ನೀಡಬಹುದು. ಸ್ಕೇಲಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಶಬ್ದದ ಪರಿಣಾಮ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮಾಪನಶಾಸ್ತ್ರದ ಕೇಂದ್ರ ಪ್ರಶ್ನೆಯೆಂದರೆ ನಿಖರತೆ, ಅಂದರೆ, ನಿಯತಾಂಕ ಅಂದಾಜಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸ, ಕಣಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯೊಂದಿಗೆ ಹೇಗೆ ಅಳೆಯುತ್ತದೆ. ಕ್ಲಾಸಿಕಲ್ ಇಂಟರ್ಫೆರೋಮೀಟರ್ಗಳು ಶಾಟ್-ಶಬ್ದದ ಮಿತಿಯನ್ನು ಮೀರಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ. ಈ ಮಿತಿಯನ್ನು ಆಗಾಗ್ಗೆ ಸ್ಟ್ಯಾಂಡರ್ಡ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮಿತಿ (ಎಸ್. ಕ್ಯೂ. ಎಲ್) ಎಂದೂ ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸುಸಂಗತ ಸ್ಥಿತಿಗಳು ಮತ್ತು ಹೋಮೋಡೈನ್ ಪತ್ತೆಹಚ್ಚುವಿಕೆಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಶಾಟ್-ಶಬ್ದದ ಮಿತಿಯನ್ನು ಲಕ್ಷಣರಹಿತವಾಗಿ ಸಾಧಿಸಬಹುದು ಎಂದು ತಿಳಿದುಬಂದಿದೆ. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮಾಪನಶಾಸ್ತ್ರವು ಹೈಸೆನ್ಬರ್ಗ್ ನೀಡಿದ ಮಿತಿಯನ್ನು ತಲುಪಬಹುದು, ಆದಾಗ್ಯೂ, ಪರಸ್ಪರ ಸಂಬಂಧವಿಲ್ಲದ ಸ್ಥಳೀಯ ಶಬ್ದವಿದ್ದರೆ, ದೊಡ್ಡ ಕಣಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಗಳಿಗೆ ನಿಖರತೆಯ ಸ್ಕೇಲಿಂಗ್ ಶಾಟ್-ಶಬ್ದ ಸ್ಕೇಲಿಂಗ್ಗೆ ಮರಳುತ್ತದೆ. ಸ್ಪಿನ್ಗಳ ಸಂಪೂರ್ಣ ಧ್ರುವೀಕೃತ ಸಮೂಹದೊಂದಿಗೆ ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟ್ರೋಮೆಟ್ರಿಯಲ್ಲಿ ಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಇಂಟರ್ಫೆರೊಮೆಟ್ರಿಯನ್ನು ಮೀರಿಸಲು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಿಕ್ಕಿಹಾಕಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯ ಅಗತ್ಯವಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಯೋಜನೆಯ ವಿವರಗಳಿಂದ ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿ, ಯಾವುದೇ ರೇಖೀಯ ಇಂಟರ್ಫೆರೋಮೀಟರ್ಗೆ ಇದೇ ರೀತಿಯ ಸಂಬಂಧವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಮಾನ್ಯವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಸಾಬೀತಾಗಿದೆ. ಇದಲ್ಲದೆ, ನಿಯತಾಂಕ ಅಂದಾಜಿನಲ್ಲಿ ಉತ್ತಮ ಮತ್ತು ಉತ್ತಮ ನಿಖರತೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಹೆಚ್ಚಿನ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಮಟ್ಟದ ಮಲ್ಟಿಪಾರ್ಟೈಟ್ ಸಿಕ್ಕಿಹಾಕಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯ ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಸ್ವಾತಂತ್ರ್ಯದ ಅನೇಕ ಹಂತಗಳಲ್ಲಿನ ಸಿಕ್ಕಿಹಾಕಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯನ್ನು ("ಹೈಪೆರೆಂಟ್ಯಾಂಗಲ್ಮೆಂಟ್" ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ), ನಿಖರತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಬಳಸಬಹುದು, ಪ್ರತಿ ಹಂತದ ಸ್ವಾತಂತ್ರ್ಯದಲ್ಲಿ ಸಿಕ್ಕಿಹಾಕಿಕೊಳ್ಳುವುದರಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ವರ್ಧನೆಯೊಂದಿಗೆ. ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮಾಹಿತಿ ವಿಜ್ಞಾನ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಆಪ್ಟಿಕ್ಸ್ ಮಾಪನಶಾಸ್ತ್ರ