उलझे हुए परमाणु टोमोग्राफी तकनीक को बढ़ाते हैं - फिजिक्स वर्ल्ड

में शोधकर्ताओं कोपेनहेगन विश्वविद्यालय डेनमार्क में मानक क्वांटम सीमा से परे चुंबकीय प्रेरण टोमोग्राफी नामक एक नियमित सेंसिंग तकनीक की संवेदनशीलता को बढ़ाने का एक तरीका खोजा गया है। बेहतर पद्धति का उपयोग जैव और चिकित्सा संवेदन में किया जा सकता है।

चुंबकीय प्रेरण टोमोग्राफी में, एक धारा प्रवाहित कुंडल द्वारा उत्पन्न एक चुंबकीय क्षेत्र विश्लेषण किए जा रहे नमूने में सूक्ष्म एड़ी धाराएं उत्पन्न करता है। ये धाराएँ, बदले में, चुंबकीय क्षेत्र को बदल देती हैं, जिसे परमाणु मैग्नेटोमीटर के सामूहिक स्पिन (या चुंबकत्व) का उपयोग करके पता लगाया जाता है। पता लगाए गए क्षेत्र के गुणों से नमूने की विद्युत चालकता और चुंबकीय पारगम्यता के बारे में जानकारी मिलती है।

इस तकनीक का उपयोग भूभौतिकीय सर्वेक्षणों में, धातु की वस्तुओं का गैर-विनाशकारी परीक्षण करने के लिए, साथ ही चिकित्सा इमेजिंग में भी किया जाता है। लेकिन इसकी संवेदनशीलता तथाकथित क्वांटम सीमा, या सेंसर के सामूहिक स्पिन की क्वांटम उतार-चढ़ाव (अनिश्चितता) से बाधित होती है।

"वास्तव में, क्वांटम यांत्रिकी और अनिश्चितता सिद्धांत यह निर्देश देते हैं कि स्पिन दिशा को मनमानी सटीकता के साथ निर्धारित नहीं किया जा सकता है," बताते हैं यूजीन पोलज़िक, जिन्होंने इस नए अध्ययन का नेतृत्व किया। “मोटे तौर पर कहें तो, एक सेंसर में जिसमें शामिल है N परमाणु स्पिन, सामूहिक स्पिन की दिशा 1/√ से बेहतर कोणीय निश्चितता के साथ निर्धारित नहीं की जा सकतीN, और इसे ही हम मानक क्वांटम सीमा (एसक्यूएल) कहते हैं।"

अनिश्चितता को कम करना

पोलज़िक और सहकर्मियों ने दिखाया कि इस अनिश्चितता को एक परमाणु मैग्नेटोमीटर का उपयोग करके कम किया जा सकता है जिसमें परमाणु होते हैं जिनके स्पिन एक तथाकथित स्पिन निचोड़ा हुआ राज्य उत्पन्न करने के लिए उलझे होते हैं। इस राज्य के प्रक्षेपणों में से एक की कोणीय अनिश्चितता SQL से नीचे है। शोधकर्ताओं ने चुंबकीय प्रेरण टोमोग्राफी प्रोटोकॉल को इस तरह व्यवस्थित किया कि उपयोगी संकेत कम अनिश्चितता के साथ प्रक्षेपण में बिल्कुल समाहित हो। इस दृष्टिकोण के परिणामस्वरूप SQL संवेदनशीलता होती है जो पारंपरिक परमाणु मैग्नेटोमीटर की तुलना में लगभग दोगुनी होती है।

पोल्ज़िक बताते हैं, "पारंपरिक चुंबकीय प्रेरण टोमोग्राफी तकनीक सिग्नल का पता लगाने के लिए एक कुंडल का उपयोग करती है।" “ऐसे कॉइल में आंतरिक थर्मल शोर के साथ-साथ उठाया गया पर्यावरणीय शोर भी होता है, जो संवेदनशीलता को सीमित करता है। हमने स्पिन से बने एक परमाणु सेंसर का उपयोग किया है जिसका शोर केवल आंतरिक क्वांटम उतार-चढ़ाव द्वारा सीमित है। इससे हमें पारंपरिक तरीकों की तुलना में संवेदनशीलता में काफी सुधार करने की अनुमति मिली।

परमाणु मैग्नेटोमीटर हृदय चालकता को मापता है

शोधकर्ताओं का कहना है कि वे अब जैव और चिकित्सा संवेदन में अपनी पद्धति का उपयोग करने की योजना बना रहे हैं, और विशेष रूप से हृदय और यहां तक ​​कि मस्तिष्क सहित आंतरिक अंगों की इमेजिंग के लिए इसे और विकसित करने की उम्मीद करते हैं।

पोल्ज़िक बताते हैं, "हम इसकी संवेदनशीलता और स्थानिक रिज़ॉल्यूशन को और बेहतर बनाने के लक्ष्य के साथ इस क्वांटम-संवर्धित चुंबकीय प्रेरण टोमोग्राफी पर काम करना जारी रखने की भी योजना बना रहे हैं।" भौतिकी की दुनिया.

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/entangled-atoms-enhance-tomography-technique/