論文の概要: Quantum correlations between the light and kilogram-mass mirrors of LIGO

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2002.01519v1
• Date: Tue, 4 Feb 2020 19:52:32 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-04 18:38:09.354355
• Title: Quantum correlations between the light and kilogram-mass mirrors of LIGO
• Title（参考訳）: LIGOの光とキログラム質量鏡の量子相関
• Authors: Haocun Yu, L. McCuller, M. Tse, L. Barsotti, N. Mavalvala, J. Betzwieser, C. D. Blair, S. E. Dwyer, A. Effler, M. Evans, A. Fernandez-Galiana, P. Fritschel, V. V. Frolov, N. Kijbunchoo, F. Matichard, D. E. McClelland, T. McRae, A. Mullavey, D. Sigg, B. J. J. Slagmolen, C. Whittle, A. Buikema, Y. Chen, T. R. Corbitt, R. Schnabel, R. Abbott, C. Adams, R. X. Adhikari, A. Ananyeva, S. Appert, K. Arai, J. S. Areeda, Y. Asali, S. M. Aston, C. Austin, A. M. Baer, M. Ball, S. W. Ballmer, S. Banagiri, D. Barker, J. Bartlett, B. K. Berger, D. Bhattacharjee, G. Billingsley, S. Biscans, R. M. Blair, N. Bode, P. Booker, R. Bork, A. Bramley, A. F. Brooks, D. D. Brown, C. Cahillane, K. C. Cannon, X. Chen, A. A. Ciobanu, F. Clara, S. J. Cooper, K. R. Corley, S. T. Countryman, P. B. Covas, D. C. Coyne, L. E. H. Datrier, D. Davis, C. Di Fronzo, K. L. Dooley, J. C. Driggers, P. Dupej, T. Etzel, T. M. Evans, J. Feicht, P. Fulda, M. Fyffe, J. A. Giaime, K. D. Giardina, P. Godwin, E. Goetz, S. Gras, C. Gray, R. Gray, A. C. Green, Anchal Gupta, E. K. Gustafson, R. Gustafson, J. Hanks, J. Hanson, T. Hardwick, R. K. Hasskew, M. C. Heintze, A. F. Helmling-Cornell, N. A. Holland, J. D. Jones, S. Kandhasamy, S. Karki, M. Kasprzack, K. Kawabe, P. J. King, J. S. Kissel, Rahul Kumar, M. Landry, B. B. Lane, B. Lantz, M. Laxen, Y. K. Lecoeuche, J. Leviton, J. Liu, M. Lormand, A. P. Lundgren, R. Macas, M. MacInnis, D. M. Macleod, G. L. Mansell, S. M\'arka, Z. M\'arka, D. V. Martynov, K. Mason, T. J. Massinger, R. McCarthy, S. McCormick, J. McIver, G. Mendell, K. Merfeld, E. L. Merilh, F. Meylahn, T. Mistry, R. Mittleman, G. Moreno, C. M. Mow-Lowry, S. Mozzon, T. J. N. Nelson, P. Nguyen, L. K. Nuttall, J. Oberling, Richard J. Oram, C. Osthelder, D. J. Ottaway, H. Overmier, J. R. Palamos, W. Parker, E. Payne, A. Pele, C. J. Perez, M. Pirello, H. Radkins, K. E. Ramirez, J. W. Richardson, K. Riles, N. A. Robertson, J. G. Rollins, C. L. Romel, J. H. Romie, M. P. Ross, K. Ryan, T. Sadecki, E. J. Sanchez, L. E. Sanchez, T. R. Saravanan, R. L. Savage, D. Schaetzl, R. M. S. Schofield, E. Schwartz, D. Sellers, T. Shaffer, J. R. Smith, S. Soni, B. Sorazu, A. P. Spencer, K. A. Strain, L. Sun, M. J. Szczepa\'nczyk, M. Thomas, P. Thomas, K. A. Thorne, K. Toland, C. I. Torrie, G. Traylor, A. L. Urban, G. Vajente, G. Valdes, D. C. Vander-Hyde, P. J. Veitch, K. Venkateswara, G. Venugopalan, A. D. Viets, T. Vo, C. Vorvick, M. Wade, R. L. Ward, J. Warner, B. Weaver, R. Weiss, B. Willke, C. C. Wipf, L. Xiao, H. Yamamoto, Hang Yu, L. Zhang, M. E. Zucker, and J. Zweizig
• Abstract要約: LIGO(Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory)において、このタイプの量子相関が自然に生成されるという理論的予測を実験的に証明する。 測定の結果、200kWのレーザービームの位相と40kgのミラーの位置における量子力学的不確実性は、標準量子限界以下で1.4(3dB)の結合量子不確実性をもたらすことがわかった。 我々は、量子相関が重力波(GW)を改善するだけでなく、将来のあらゆる種類の測定を期待する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.8821562099592706
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Measurement of minuscule forces and displacements with ever greater precision encounters a limit imposed by a pillar of quantum mechanics: the Heisenberg uncertainty principle. A limit to the precision with which the position of an object can be measured continuously is known as the standard quantum limit (SQL). When light is used as the probe, the SQL arises from the balance between the uncertainties of photon radiation pressure imposed on the object and of the photon number in the photoelectric detection. The only possibility surpassing the SQL is via correlations within the position/momentum uncertainty of the object and the photon number/phase uncertainty of the light it reflects. Here, we experimentally prove the theoretical prediction that this type of quantum correlation is naturally produced in the Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO). Our measurements show that the quantum mechanical uncertainties in the phases of the 200 kW laser beams and in the positions of the 40 kg mirrors of the Advanced LIGO detectors yield a joint quantum uncertainty a factor of 1.4 (3dB) below the SQL. We anticipate that quantum correlations will not only improve gravitational wave (GW) observatories but all types of measurements in future.
• Abstract（参考訳）: より高精度な微小な力と変位の測定は、量子力学の柱によって課される限界(ハイゼンベルクの不確実性原理)に遭遇する。 物体の位置を連続的に測定できる精度の限界は、標準量子極限(SQL)として知られている。 光をプローブとして使用すると、物体に照射される光子放射圧の不確かさと光電検出における光子数とのバランスからSQLが生じる。 sqlを超える唯一の可能性は、オブジェクトの位置/運動量の不確かさとそれが反射する光の光子数/位相の不確かさとの相関である。 本稿では,レーザー干渉計重力波観測所(LIGO)において,この種の量子相関が自然に発生するという理論的予測を実験的に証明する。 以上の結果から,200kwレーザービームの位相と先端ligo検出器の40kgミラーの位置における量子力学的不確かさは,sqlの下の1.4(3db)以下の合同量子不確かさをもたらすことがわかった。 量子相関は重力波(gw)観測だけでなく、将来全ての種類の測定値を改善すると予測している。

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