008240612s2023      us  |||||||||||||||c||eng  d
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■020    ▼a9798380580823
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI30574876
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a530.1
■1001  ▼aGhosh,  Sohitri.
■24510▼aQuantum  Enhanced  Impulse  Measurements  and  Their  Applications  in  Searches  for  Dark  Matter▼h[electronic  resource]
■260    ▼a[S.l.]:▼bUniversity  of  Maryland,  College  Park.  ▼c2023
■260  1▼aAnn  Arbor  :▼bProQuest  Dissertations  &  Theses,  ▼c2023
■300    ▼a1  online  resource(177  p.)
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  85-04,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Taylor,  Jacob  M.;Shawhan,  Peter.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  Maryland,  College  Park,  2023.
■506    ▼aThis  item  must  not  be  sold  to  any  third  party  vendors.
■520    ▼aOptomechanical  systems  have  enabled  a  variety  of  novel  sensors  that  transduce  an  external  force  on  a  mechanical  sensor  to  an  optical  signal  which  can  be  read  out  through  different  measurement  techniques.  Based  on  recent  advances  in  these  sensing  technologies,  we  suggest  that  heavy  dark  matter  candidates  around  the  Planck  mass  range  could  be  detected  solely  through  their  gravitational  interaction.  After  our  understanding  of  the  possibility  of  direct  gravitational  detection  of  dark  matter,  a  coalition  of  researchers  came  together  to  form  a  lasting  collaboration  -  Windchime  -  to  explore  the  potential  implementation  and  impact  of  this  approach.  With  this  ultimate  goal  in  mind,  the  Windchime  collaboration  is  developing  the  necessary  techniques,  systems,  and  experimental  apparatus  using  arrays  of  optomechanical  sensors  that  operate  in  the  regime  of  high-bandwidth  force  detection,  i.e.,  impulse  metrology.  One  of  the  key  challenges  in  achieving  more  sensitive  measurements  is  to  mitigate  the  noise  which  arises  due  to  the  fundamental  uncertainty  principle  while  trying  to  precisely  measure  the  variable  of  interest.  Today's  state-of-the-art  sensors  can  be  limited  by  this  added  noise  due  to  the  act  of  measurement  itself.  One  of  the  techniques  to  go  beyond  this  limit  involves  squeezing  of  the  light  used  for  measurement.  The  other  technique  is  using  backaction  evading  measurements  by  estimating  quantum  non-demolition  operators  -  typically  the  momentum  of  a  mechanical  resonator  well  above  its  resonance  frequency.In  our  work,  we  have  explored  various  backaction  evading  techniques  based  on  this  principle.  In  the  first  part  of  the  thesis,  we  present  the  impulse  metrology  task  in  the  context  of  gravitational  detection  of  dark  matter.  In  the  next  part,  we  present  a  practical  way  to  achieve  backaction  evading  measurements  in  the  optical  domain.  In  the  subsequent  part,  we  analyze  the  theoretical  limits  to  noise  reduction  while  combining  different  quantum  enhanced  readout  techniques  for  these  mechanical  sensors.  In  the  last  part  of  the  thesis,  we  explore  the  possibility  of  a  microwave  domain  readout  for  maximizing  the  energy  efficiency  and  noise  reduction  while  having  a  scalable  system  for  our  dark  matter  detection  purpose.
■590    ▼aSchool  code:  0117.
■650  4▼aQuantum  physics.
■650  4▼aAstrophysics.
■650  4▼aOptics.
■653    ▼aDark  matter
■653    ▼aOptomechanical  systems
■653    ▼aGravitational  detection
■653    ▼aMechanical  resonator
■653    ▼aWindchime  collaboration
■690    ▼a0599
■690    ▼a0752
■690    ▼a0596
■71020▼aUniversity  of  Maryland,  College  Park▼bPhysics.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g85-04B.
■773    ▼tDissertation  Abstract  International
■790    ▼a0117
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2023
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T16934321▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.
■980    ▼a202402▼f2024