Quantum metrology
کوانٹم میٹرولوجی جسمانی نظاموں کو بیان کرنے کے لیے کوانٹم تھیوری کا استعمال کرتے ہوئے جسمانی پیرامیٹرز کی اعلی ریزولوشن اور انتہائی حساس پیمائش کرنے کا مطالعہ ہے، خاص طور پر کوانٹم الجھاؤ اور کوانٹم نچوڑ کا استحصال کرنا۔ یہ میدان پیمائش کی ایسی تکنیکیں تیار کرنے کا وعدہ کرتا ہے جو کلاسیکی فریم ورک میں کی جانے والی اسی پیمائش سے بہتر درستگی دیتی ہیں۔ کوانٹم مفروضے کی جانچ کے ساتھ، یہ کوانٹم سینسنگ کی بنیاد پر ایک اہم نظریاتی ماڈل کی نمائندگی کرتا ہے۔ ریاضیاتی بنیادیں کوانٹم میٹرولوجی کا ایک بنیادی کام یکطرفہ حرکیات کے پیرامیٹر کا اندازہ لگانا ہے جہاں نظام کی ابتدائی حالت ہے اور نظام کا ہیملٹنین ہے۔ پیمائش کی بنیاد پر تخمینہ لگایا جاتا ہے۔ عام طور پر، نظام بہت سے ذرات پر مشتمل ہوتا ہے، اور ہیملٹنین واحد ذرہ اصطلاحات کا مجموعہ ہے جہاں kth ذرہ پر عمل ہوتا ہے۔ اس صورت میں، ذرات کے درمیان کوئی تعامل نہیں ہوتا ہے، اور ہم لکیری انٹرفیرومیٹر کے بارے میں بات کرتے ہیں۔ قابل حصول درستگی کو نیچے سے کوانٹم کریمر-راؤ سے منسلک کیا جاتا ہے جہاں آزاد تکرار کی تعداد ہے اور یہ کوانٹم فشر کی معلومات ہے۔ مثالیں نوٹ کی ایک مثال درست مرحلے کی پیمائش انجام دینے کے لیے میک زینڈر انٹرفیرومیٹر میں نون کی حالت کا استعمال ہے۔ اسی طرح کا اثر کم غیر ملکی ریاستوں جیسے نچوڑی ہوئی ریاستوں کا استعمال کرتے ہوئے پیدا کیا جا سکتا ہے۔ کوانٹم روشنی پروٹوکول میں، دو موڈ نچوڑی ہوئی حالتوں کا وسیع پیمانے پر مطالعہ کیا جاتا ہے تاکہ مربوط حالتوں میں نمائندگی کی جانے والی کلاسیکی حالتوں کی حد پر قابو پایا جا سکے۔ ایٹم اینسمبلز میں، گھماؤ نچوڑی ہوئی حالتوں کو مرحلے کی پیمائش کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ایپلی کیشنز خاص نوٹ کا ایک اہم اطلاق ایل آئی جی او یا ورگو انٹرفیرومیٹر جیسے منصوبوں میں کشش ثقل کی تابکاری کا پتہ لگانا ہے، جہاں دو وسیع پیمانے پر الگ الگ کمیتوں کے درمیان نسبتا فاصلے کے لیے اعلی صحت سے متعلق پیمائش کی جانی چاہیے۔ تاہم، کوانٹم میٹرولوجی کے ذریعے بیان کردہ پیمائش فی الحال اس ترتیب میں استعمال نہیں کی جاتی ہے، کیونکہ اس پر عمل درآمد کرنا مشکل ہے۔ مزید برآں، کشش ثقل کی لہروں کا پتہ لگانے کو متاثر کرنے والے شور کے دیگر ذرائع بھی ہیں جن پر پہلے قابو پانا ضروری ہے۔ اس کے باوجود، منصوبوں میں ایل آئی جی او میں کوانٹم میٹرولوجی کے استعمال کی ضرورت پڑ سکتی ہے۔ پیمانے اور شور کا اثر کوانٹم میٹرولوجی کا ایک مرکزی سوال یہ ہے کہ درستگی، یعنی پیرامیٹر کے تخمینے کی تغیر، ذرات کی تعداد کے ساتھ کس طرح پیمائش کرتی ہے۔ کلاسیکی انٹرفیرومیٹر شاٹ شور کی حد پر قابو نہیں پا سکتے۔ اس حد کو اکثر معیاری کوانٹم حد (ایس کیو ایل) بھی کہا جاتا ہے جہاں ذرات کی تعداد ہوتی ہے۔ شاٹ شور کی حد کو مربوط حالتوں اور ہوموڈین کا پتہ لگانے کا استعمال کرتے ہوئے غیر علامتی طور پر حاصل کرنے کے لیے جانا جاتا ہے۔ کوانٹم میٹرولوجی ہائزن برگ کی طرف سے دی گئی حد تک پہنچ سکتی ہے۔ تاہم، اگر غیر متعلقہ مقامی شور موجود ہے، تو بڑے ذرہ نمبروں کے لیے درستگی کی اسکیلنگ شاٹ شور اسکیلنگ پر واپس آتی ہے۔ کوانٹم انفارمیشن سائنس سے تعلق کوانٹم میٹرولوجی اور کوانٹم انفارمیشن سائنس کے درمیان مضبوط روابط ہیں۔ یہ دکھایا گیا ہے کہ کوانٹم الجھاؤ کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ مقناطیسی پیمائش میں کلاسیکی انٹرفیرومیٹری کو مکمل طور پر پولرائزڈ گھماؤ کے ساتھ پیچھے چھوڑ دیا جا سکے۔ یہ ثابت ہو چکا ہے کہ اسی طرح کا تعلق عام طور پر کسی بھی لکیری انٹرفیرومیٹر کے لیے درست ہوتا ہے، جو اسکیم کی تفصیلات سے آزاد ہوتا ہے۔ مزید برآں، پیرامیٹر تخمینے میں بہتر اور بہتر درستگی حاصل کرنے کے لیے کثیر فریقی الجھاؤ کی اعلی اور اعلی سطح کی ضرورت ہے۔ مزید برآں، کوانٹم سسٹمز کی آزادی کی متعدد ڈگریوں میں الجھاؤ (جسے "ہائپر ٹینگلمنٹ" کہا جاتا ہے)، درستگی کو بڑھانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، جس میں ہر ڈگری کی آزادی میں الجھاؤ سے پیدا ہونے والی اضافہ ہوتا ہے۔ حوالہ جات کوانٹم انفارمیشن سائنس کوانٹم آپٹکس میٹرولوجی