خبر

بازتعریف حدود دقت اندازه گیری

 Redefining the limits of measurement accuracy

برای قرن ها، انسان ها از طریق اندازه گیری ­های دقیق تر نور و ماده، درک خود را از جهان گسترش داده اند. امروزه سنسورهای کوانتومی نتایج بسیار دقیقی به دست می دهند. یک مثال از سنسور های کوانتومی ساعتهای اتمی هستند که در طول سی میلیارد سال بیش از یک ثانیه خطا نخواهند داشت. امواج گرانشی نیز از طریق سنسورهای کوانتومی، با استفاده از تداخل سنجی اپتیکی، شناسایی شدند.

سنسورهای کوانتومی می توانند به حساسیت هایی برسند که طبق قوانین متعارف فیزیک که زندگی روزمره را کنترل می کنند غیرممکن باشد. این سطح حساسیت تنها به لطف دنیای مکانیک کوانتومی با خواص جذاب آن، مانند سوپرپوزیشن که در آن اتم می تواند در آن واحد در دو تراز مختلف انرژی باشد، قابل حصول است.

هم تولید و هم کنترل چنین حالت های غیر کلاسیکی بسیار پیچیده است. با توجه به حساسیت بالای مورد نیاز، این اندازه گیری ها می توانند با مدهای خارجی تداخل کنند. علاوه بر این، حالت های غیر کلاسیک باید با پارامتر اندازه گیری خاص سازگار شوند. متاسفانه این امر اغلب منجر به افزایش عدم قطعیت در مورد سایر پارامترهای اندازه گیری مرتبط می شود. این مفهوم به شدت با اصل عدم قطعیت هایزنبرگ ارتباط دارد. به تازگی یک تیم تحقیقاتی روشی مبتنی بر یک حالت غیر کلاسیک که به طور همزمان با دو پارامتر اندازه گیری سازگار می شود، معرفی کرده است.

آزمایش آنها می تواند به عنوان نسخه مکانیکی کوانتومی آونگ ساده شناخته شود. در این مورد، پارامترهای اندازه گیری سازگار شده، حداکثر جابجایی آونگ (دامنه) و تعداد نوسانات در ثانیه (فرکانس) است. آزمایش شامل به دام اندازی تک یون منیزیم در یک تله یونی بود. سپس با استفاده از لیزر، محققان توانستند یون منیزیم را به حالت پایه سیستم، سردترین حالت قابل دستیابی، ببرند. از آنجا، آنها یک “حالت تعداد” از حرکت را ایجاد کردند و با استفاده از نیروی خارجی، آونگ اتمی را نوسان دادند. این به آنها اجازه داد که اندازه گیری دامنه و فرکانس را با حساسیتی که برای آونگ کلاسیکی است انجام دهند. در مقایسه با آزمایش های قبلی، در این آزمایش نیاز به تنظیم حالت غیر کلاسیکی برای هر دو پارامتر اندازه گیری نبود.

با استفاده از این رویکرد جدید، تیم زمان اندازه گیری را به نصف کاهش داد، در حالی که رزولوشن ثابت باقی می ماند یا با زمان اندازه گیری ثابت رزولوشن را دو برابر می شد. وضوح بالا به ویژه برای تکنیک های طیف سنجی بر اساس تغییر حالت حرکت بسیار مهم است. در یک مورد خاص، محققان به منظور تحلیل جنبش مولکولی، از طریق تابش لیزر، یونهای مولکولی را تجزیه و تحلیل کردند. روش جدید آنها را قادر می سازد تا حالت مولکول را قبل از اینکه با تابش اشعه لیزر شدید مختلف شوند، تجزیه و تحلیل کنند. برای مثال، اندازه گیری دقیق مولکول ها می تواند برهمکنش بین ماده معمولی و تاریک را آشکار کند که می تواند سهم بزرگی در حل یکی از بزرگترین اسرار فیزیک معاصر داشته باشد. مفهوم اندازه گیری، که محققان برای اولین بار نشان دادند، همچنین می تواند رزولوشن تداخل سنجی اپتیکی را بهبود بخشد.

 

منبع:

phys.org

تاریخ انتشار خبر در منبع فوق:

دوم ژوئیه 2019

 

گردآوری:

دکتر کاوه پسندیده

ویرایش:

مهندس اشکان دیوبند

برچسب ها

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
بستن