বেশিরভাগ মানুষের জন্য, কোয়ান্টাম মেকানিক্স বেশ অদ্ভুত বলে মনে হয়। ডিলোকালাইজেশনের নীতিটি ধরুন, যা বলে যে একটি কোয়ান্টাম কণা, কিছু অর্থে, একাধিক স্থানে একই সাথে বিদ্যমান থাকতে পারে। তারপরে জট রয়েছে: কণাগুলির মধ্যে অদৃশ্য সংযোগ যা একটি কণার অবস্থাকে অন্যটি নির্ধারণ করতে দেয়, এমনকি বিশাল দূরত্ব জুড়েও। কিন্তু ডিলোকালাইজেশন এবং এনট্যাঙ্গলমেন্ট যতটা অদ্ভুত, সেগুলি খুব দরকারী হতে পারে, এবং মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের কলোরাডোর বোল্ডারে JILA-এর পদার্থবিদরা এখন উভয়কেই প্রথমবারের মতো একক কোয়ান্টাম সেন্সরে অন্তর্ভুক্ত করেছেন। নতুন সেন্সর কোয়ান্টাম ওঠানামা থেকে উদ্ভূত শব্দ দ্বারা নির্ধারিত স্বাভাবিক সীমার নীচে ত্বরণ সনাক্ত করতে পারে, যা মৌলিক পদার্থবিদ্যা অন্বেষণের পাশাপাশি ন্যাভিগেশন এবং আর্থ পর্যবেক্ষণের মতো অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য একটি তীক্ষ্ণ টুল প্রদান করে।
JILA টিমের পরীক্ষামূলক সেটআপ একটি ম্যাটার-ওয়েভ ইন্টারফেরোমিটার ব্যবহার করে, যা বিশাল কোয়ান্টাম কণাকে একইভাবে হস্তক্ষেপ করে যেমন একটি সাধারণ ইন্টারফেরোমিটার আলোর বিমগুলিতে হস্তক্ষেপ করে। যদিও আলো-ভিত্তিক ইন্টারফেরোমিটারগুলি খুব সংবেদনশীল হতে পারে - তারা মহাকর্ষীয় তরঙ্গ সনাক্ত করতে ব্যবহৃত হয় - তাদের পদার্থ-তরঙ্গের সমতুল্য নীতিগতভাবে এমনকি ছোট ত্বরণ সনাক্ত করতে পারে কারণ বিশাল কণার কোয়ান্টাম তরঙ্গদৈর্ঘ্য অনেক কম। এই সেন্সরগুলি তাই অন্ধকার পদার্থ এবং অন্ধকার শক্তির মতো ঘটনাগুলি অনুসন্ধান করার একটি উপায় সরবরাহ করে যা বর্তমানে সরাসরি সনাক্ত করা যায় না, তবে তা সত্ত্বেও মহাকর্ষীয় প্রভাবের মাধ্যমে তাদের উপস্থিতি জানা যায়।
গোলমাল বন্ধ করুন
পরীক্ষায়, পরমাণুগুলি প্রথমে একটি অপটিক্যাল গহ্বরের ভিতরে স্থাপন করা হয়, যা আলোর মধ্যে আটকে থাকা বিরোধী আয়নার একটি সেট। এই আয়নার মধ্যে বাউন্স হওয়া আলো পরমাণুর সাথে মিথস্ক্রিয়া করে, যার ফলে তাদের মধ্যে প্রায় 1000টি একে অপরের সাথে জড়িয়ে পড়ে।
কোয়ান্টাম সেন্সরগুলির সর্বাধিক সংবেদনশীলতা সাধারণত যখনই পরিমাপ করা হয় তখন পৃথক পরমাণুর কোয়ান্টাম অবস্থার এলোমেলো পতনের দ্বারা উত্পাদিত শব্দ দ্বারা সীমিত। পূর্ববর্তী পরীক্ষাগুলি বহু পরমাণুর সাথে বহুবার সমান্তরালভাবে পরীক্ষা চালিয়ে এই কোয়ান্টাম শব্দ কমানোর চেষ্টা করেছিল, তারপর প্রতিটি পৃথক পরমাণুর কোয়ান্টাম শব্দের গড় করে।
JILA দলের পরীক্ষায়, যাইহোক, গবেষকরা দুটি বিকল্প পরীক্ষা করেছেন যেখানে পরমাণু আসলে একে অপরের সাথে একে অপরের কোয়ান্টাম শব্দ বাতিল করতে ষড়যন্ত্র করে। প্রথম পদ্ধতিতে তথাকথিত কোয়ান্টাম অ-ধ্বংস পরিমাপ জড়িত ছিল, যেখানে গবেষকরা পরমাণুর সাথে যুক্ত কোয়ান্টাম শব্দের একটি প্রাক-পরিমাপ করেছেন এবং তারপর চূড়ান্ত পরিমাপ থেকে এই কোয়ান্টাম শব্দটি বিয়োগ করেছেন। দ্বিতীয় পদ্ধতিতে, গবেষকরা গহ্বরের মধ্যে আলোর প্রবর্তন করেন যা এক-অক্ষ মোচড় নামে পরিচিত একটি পারমাণবিক প্রক্রিয়াকে ট্রিগার করে, যার ফলে বিভিন্ন গতিশীল অবস্থায় (বা ভরবেগ অবস্থা) আটকে থাকা পরমাণুগুলি পরমাণুগুলি থাকলে তার চেয়ে কম অনিশ্চয়তা থাকে। জড়ান না
ফলস্বরূপ কোয়ান্টাম স্টেটগুলিকে স্কুইজড স্পিন স্টেট বলা হয় কারণ তারা দুটি স্তরের ভরবেগ স্থিতি নিয়ে গঠিত যা একটি কার্যকর স্পিন সিস্টেম গঠনের জন্য অপরিহার্যভাবে একসাথে "চিপা" হয়। JILA টিমের পরীক্ষায়, এই চাপা স্পিন অবস্থাগুলি উচ্চতর নির্ভুলতার সাথে পরিমাপ করার জন্য ত্বরণের কারণে ভরবেগ অবস্থার মধ্যে সঞ্চিত যেকোন কোয়ান্টাম ফেজকে অনুমতি দেয়। উভয় পন্থায়, পরমাণুর মধ্যে জড়ানোর কারণে, কোয়ান্টাম শব্দ পরমাণুর মধ্যে এমনভাবে সম্পর্কযুক্ত হয়ে যায় যে একটি পরমাণুর কোয়ান্টাম শব্দ অন্যটির দ্বারা বাতিল হয়ে যায়, যা কোয়ান্টাম সেন্সরকে "শান্ত" করে এবং তাই আরও সুনির্দিষ্ট করে।
সব জায়গায় বেশি
পরীক্ষার দ্বিতীয় ধাপে, গবেষকরা ডিলোকালাইজেশন চালু করেছিলেন। লেজারগুলি পরমাণুর তরঙ্গ প্যাকেটগুলিকে পৃথক করে, যার ফলে তাদের বিভিন্ন ভরবেগ অবস্থার একটি সুপারপজিশনে নিয়ে আসে; যেহেতু তরঙ্গ প্যাকেটের দুটি অংশ আলাদা হয়ে যায়, প্রতিটি পরমাণু মূলত একই সময়ে দুটি স্থানে থাকে। অন্য লেজারের সাহায্যে এই সুপারপজিশনটি বাতিল করে, পরমাণুর তরঙ্গ প্যাকেটগুলি একে অপরের সাথে হস্তক্ষেপ করে, এবং তাদের অবস্থানের উপর কোন প্রভাব - যেমন মাধ্যাকর্ষণ অধীন পড়ার কারণে - তারপরে অতি উচ্চ সংবেদনশীলতার সাথে সনাক্ত করা যেতে পারে। এই হস্তক্ষেপ পরীক্ষাকে এনট্যাঙ্গলমেন্ট পদ্ধতির সাথে একত্রিত করা গবেষকদের পক্ষে পৃথক পরমাণুর কোয়ান্টাম শব্দ দ্বারা নির্ধারিত স্ট্যান্ডার্ড কোয়ান্টাম সীমার চেয়ে ছোট ত্বরণ সনাক্ত করা সম্ভব করে তোলে।
জেমস কে থম্পসন, যিনি পিএইচডি ছাত্র চেঙ্গি লুও এবং গ্রাহাম গ্রেভের সাথে একত্রে দলের গবেষণার নেতৃত্ব দিয়েছেন, বলেছেন যে কোয়ান্টাম সেন্সিংয়ের জন্য চাপযুক্ত অবস্থা ব্যবহার করাকে প্রায়শই "কোয়ান্টাম 2.0" বলা হয়, কোয়ান্টাম সেন্সিংয়ের একটি সংস্করণ যা একক-কণা পদার্থবিজ্ঞানের বাইরে চলে যায়। তিনি উল্লেখ করেছেন যে কোয়ান্টাম সেন্সিং এবং কোয়ান্টাম সিমুলেশনের অগ্রগতির মধ্যে "একটি বিস্ময়কর সমন্বয়" আবির্ভূত হচ্ছে এবং তিনি এটিকে দুটি উপায়ে কাজে লাগাতে আগ্রহী: কোয়ান্টাম সিমুলেশন সঞ্চালনের জন্য কোয়ান্টাম স্টেটের মোমেন্টাম-স্টেট এনকোডিং ব্যবহার করে, এবং সরঞ্জামগুলি প্রয়োগ করে কোয়ান্টাম বহু-বডি সিস্টেমের বিবর্তন পরিমাপের জন্য কোয়ান্টাম সেন্সিং। "আমরা যা শিখি তা কোয়ান্টাম সেন্সরকে আরও উন্নত করতে ব্যবহার করা যেতে পারে," তিনি বলেছেন।
ট্র্যাপড-আয়ন ক্রিস্টাল একটি অতি-নির্ভুল কোয়ান্টাম সেন্সর তৈরি করে
টিমোথি কোভাচি, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের নর্থওয়েস্টার্ন ইউনিভার্সিটির একজন পদার্থবিজ্ঞানী যিনি গবেষণায় জড়িত ছিলেন না, বলেছেন যে কোয়ান্টাম সেন্সরগুলির নির্ভুলতার ক্ষেত্রে স্ট্যান্ডার্ড কোয়ান্টাম সীমা একটি উল্লেখযোগ্য সীমাবদ্ধতা হতে পারে। তাই তিনি ফলাফলটিকে কোয়ান্টাম সেন্সিংয়ের জন্য একটি বড় পদক্ষেপ হিসাবে বর্ণনা করেছেন। তিনি বলেছেন যে স্ট্যান্ডার্ড কোয়ান্টাম সীমা অতিক্রম করার জন্য স্পিন স্কুইজিং এর অন্তর্ভুক্তি এই ইন্টারফেরোমিটারের জন্য তাদের পূর্ণ সম্ভাবনায় পৌঁছানোর জন্য অপরিহার্য এবং এটি ইন্ট্রাক্যাভিটি পরমাণু ইন্টারফেরোমেট্রির সাথে গহ্বর-ভিত্তিক স্কুইজিং উপলব্ধি করা একটি উল্লেখযোগ্য অর্জন। তিনি যোগ করেন যে গহ্বরগুলি পরমাণু ইন্টারফেরোমেট্রির জন্য মূল্যবান বৈশিষ্ট্যগুলিও প্রদান করতে পারে, যেমন উন্নত স্থানিক মোড গুণমান এবং পাওয়ার বিল্ড আপ।
গবেষণাটি প্রকাশিত হয় প্রকৃতি.
