🔬

quantum-sensor-simulator

An interactive simulator that demonstrates how quantum sensors exploit quantum mechanical properties like superposition and entanglement to achieve measurements far beyond the limits of classical sensors. Users can explore SQUID magnetometers, nitrogen-vacancy (NV) center diamond sensors, and atomic clocks, comparing their sensitivities and applications in real-time.

🔬 Coba sekarang

Apa ini?

🎯 Tips Simulator

📚 Glosarium

Qubit
Unit dasar informasi kuantum, analog dengan bit klasik tetapi mampu berada dalam superposisi 0 dan 1 secara bersamaan.
Superposition
Prinsip kuantum mendasar di mana sistem kuantum ada di beberapa keadaan secara bersamaan hingga diukur, memungkinkan sensor kuantum menyelidiki beberapa nilai sekaligus.
Entanglement
Korelasi kuantum antara dua atau lebih partikel di mana pengukuran satu partikel secara instan menentukan keadaan partikel lainnya, terlepas dari jaraknya, sehingga memungkinkan peningkatan presisi pengukuran.
Decoherence
Hilangnya perilaku kuantum akibat interaksi dengan lingkungan, yang menurunkan keunggulan sensitivitas sensor kuantum dan membatasi waktu pengukuran.
SQUID
Perangkat Interferensi Kuantum Superkonduktor -- magnetometer yang sangat sensitif yang menggunakan sambungan Josephson dalam loop superkonduktor untuk mendeteksi perubahan fluks magnet kecil.
NV Center
Pusat Kekosongan Nitrogen -- cacat titik pada berlian yang terdiri dari atom nitrogen di sebelah kekosongan kisi, yang keadaan putarannya sensitif terhadap medan magnet, suhu, dan regangan.
Josephson Junction
Penghalang isolasi tipis antara dua superkonduktor tempat pasangan Cooper dapat melakukan terowongan, membentuk dasar sensor SQUID dan perangkat kuantum superkonduktor lainnya.
Heisenberg Limit
Batas kuantum mendasar pada presisi pengukuran, dengan skala 1/N dengan N adalah jumlah sumber daya kuantum yang digunakan, dapat dicapai melalui keterjeratan.
Shot Noise Limit
Batas klasik pada presisi pengukuran yang timbul dari sifat diskrit partikel (foton, atom), dengan skala 1/sqrt(N).
Femtotesla
Satuan kekuatan medan magnet yang setara dengan 10^-15 Tesla, kira-kira sama dengan skala medan magnet yang dihasilkan oleh aktivitas saraf otak.
Magnetoencephalography
Sebuah teknik neuroimaging yang mengukur medan magnet yang dihasilkan oleh aktivitas listrik di otak, biasanya menggunakan sensor SQUID.
Coherence Time
Durasi sistem kuantum mempertahankan properti kuantumnya sebelum dekoherensi menghancurkannya, merupakan parameter penting untuk kinerja sensor kuantum.
Ramsey Interferometry
Sebuah teknik untuk pengukuran frekuensi dan fase yang tepat menggunakan dua interaksi terpisah dengan medan berosilasi, banyak digunakan dalam jam atom dan sensor kuantum.
Optical Lattice Clock
Jam atom yang menjebak atom dalam gelombang berdiri sinar laser dan menyelidiki transisi optik, sehingga menghasilkan akurasi penunjuk waktu yang belum pernah terjadi sebelumnya.
Quantum Squeezing
Sebuah teknik yang mengurangi kebisingan dalam satu variabel pengukuran di bawah batas kuantum standar dengan mengorbankan peningkatan kebisingan dalam variabel konjugasi, sehingga meningkatkan sensitivitas sensor.
Zeeman Effect
Pemisahan tingkat energi atom dengan adanya medan magnet luar, dimanfaatkan oleh magnetometer kuantum untuk mengukur kekuatan medan magnet dengan presisi ekstrim.
Spin-Echo
Teknik urutan pulsa yang membalikkan penurunan fase putaran kuantum, memperpanjang waktu koherensi efektif dan meningkatkan sensitivitas pusat NV dan magnetometer atom.
Quantum Fisher Information
Ukuran informasi yang dibawa oleh keadaan kuantum tentang parameter yang tidak diketahui, yang menetapkan batasan tertinggi pada presisi pengukuran yang dapat dicapai oleh strategi estimasi kuantum apa pun.
Atom Interferometry
Sebuah teknik yang menggunakan sifat atom yang menyerupai gelombang untuk melakukan pengukuran gravitasi, rotasi, dan percepatan secara presisi, yang menjadi dasar gravimeter kuantum dan giroskop.
Magnetic Flux Quantum
Satuan fluks magnet terkuantisasi (Phi_0 = h/2e ≈ 2,07 x 10^-15 Wb), besaran dasar yang diukur oleh sensor SQUID melalui kuantisasi fluks dalam loop superkonduktor.
Dynamic Decoupling
Rangkaian rangkaian pulsa yang diterapkan pada sensor kuantum yang menekan kebisingan lingkungan dan memperpanjang waktu koherensi, sehingga secara dramatis meningkatkan sensitivitas pengukuran dalam kondisi dunia nyata.
Quantum Gravimeter
Perangkat yang menggunakan interferometri atom atau teknik kuantum lainnya untuk mengukur percepatan gravitasi dengan presisi ekstrem, berguna untuk pemetaan bawah tanah dan geodesi.
Standard Quantum Limit
Batas presisi mendasar untuk pengukuran menggunakan sumber daya kuantum (klasik) yang tidak berkorelasi, sesuai dengan penskalaan noise tembakan sebesar 1/sqrt(N) untuk N partikel.
Quantum Illumination
Protokol penginderaan yang menggunakan foton terjerat untuk mendeteksi target di lingkungan dengan kebisingan tinggi, mencapai keunggulan hingga 6 dB dibandingkan metode klasik dalam rezim sinyal rendah.
Magnetocardiography
Sebuah teknik non-invasif yang mengukur medan magnet yang dihasilkan oleh aktivitas listrik di jantung menggunakan SQUID atau sensor magnetometer yang dipompa secara optik.
Magic Wavelength
Panjang gelombang laser tertentu yang menghilangkan pergeseran cahaya diferensial pada transisi jam, memungkinkan penangkapan bebas gangguan dalam jam kisi optik, ditemukan oleh Hidetoshi Katori.

🏆 Tokoh Utama

David Wineland (2012 (Nobel Prize))

Teknik perangkap ion yang memelopori informasi kuantum dan spektroskopi presisi, memungkinkan sensor kuantum ultra-presisi. Karyanya tentang ion-ion yang terperangkap menghasilkan pengembangan jam atom yang paling akurat. Dianugerahi Hadiah Nobel Fisika.

Mikhail Lukin (2008-present)

Memimpin penelitian inovatif tentang pusat kekosongan nitrogen pada berlian untuk penginderaan kuantum dan pemrosesan informasi kuantum di Universitas Harvard, mendemonstrasikan pencitraan medan magnet skala nano dan jaringan kuantum.

Jun Ye (2006-present)

Mengembangkan jam kisi optik di JILA/NIST yang merupakan perangkat penunjuk waktu paling presisi yang pernah dibuat, mampu mendeteksi pelebaran waktu gravitasi pada perbedaan ketinggian sentimeter.

Jorg Wrachtrup (1997)

Memelopori penggunaan pusat NV tunggal pada berlian untuk deteksi resonansi magnetik pada skala nano, mendirikan bidang penginderaan kuantum berlian.

John Clarke (1960s-2000s)

Memberikan kontribusi mendasar pada teknologi sensor SQUID dan penerapannya dalam eksperimen biomagnetisme, geofisika, dan fisika fundamental selama empat dekade di UC Berkeley.

Hidetoshi Katori (2001)

Menciptakan konsep jam kisi optik menggunakan panjang gelombang ajaib, yang menghilangkan gangguan pergeseran cahaya dan memungkinkan ketepatan waktu generasi berikutnya.

🎓 Sumber Belajar

💬 Pesan untuk Pelajar

{'encouragement': "Quantum sensing may sound complex, but at its heart it is about using nature's most fundamental rules to measure the world with incredible precision. Every expert started as a curious beginner, and your journey into quantum sensing begins right here.", 'reminder': 'Remember that the quantum revolution is not just about computers -- quantum sensors are already saving lives through better medical imaging and will transform navigation, geology, and fundamental science in the coming decades.', 'action': 'Experiment with the simulator! Try comparing SQUID, NV center, and atomic clock sensors. Change the noise levels and see how quantum enhancement makes a difference. The best way to learn quantum physics is by playing with it.', 'dream': 'We dream of a world where quantum sensing technology is accessible to hospitals in rural Africa, research stations in the Arctic, and schools in every village -- where the power of precision measurement serves all of humanity equally.', 'wiaVision': 'WIA Book believes that the most advanced science should be the most freely shared. Through free, interactive simulators in 206 languages, we work to ensure that no learner is left behind on the quantum frontier.'}

Mulai

Gratis, tanpa daftar

Mulai →