論文の概要: Quantum noise and vacuum fluctuations in balanced homodyne detections
through ideal multi-mode detectors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2107.05614v3
- Date: Fri, 20 Aug 2021 10:29:19 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-22 18:10:45.295193
- Title: Quantum noise and vacuum fluctuations in balanced homodyne detections
through ideal multi-mode detectors
- Title（参考訳）: 理想多モード検出器による平衡ホモダイン検出における量子ノイズと真空揺らぎ
- Authors: Kouji Nakamura
- Abstract要約: 重力波検出器の読み出し方式としての平衡ホモダイン検出は、量子場理論の観点から慎重に検討される。
重力波検出器の読み出し方式は、検出において直接測定された量子演算子を指定する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The balanced homodyne detection as a readout scheme of gravitational-wave
detectors is carefully examined from the quantum field theoretical point of
view. The readout scheme in gravitational-wave detectors specifies the directly
measured quantum operator in the detection. This specification is necessary
when we apply the recently developed quantum measurement theory to
gravitational-wave detections. We examine the two models of measurement. One is
the model in which the directly measured quantum operator at the photodetector
is Glauber's photon number operator, and the other is the model in which the
power operator of the optical field is directly measured. These two are
regarded as ideal models of photodetectors. We first show these two models
yield the same expectation value of the measurement. Since it is consensus in
the gravitational-wave community that vacuum fluctuations contribute to the
noises in the detectors, we also clarify the contributions of vacuum
fluctuations to the quantum noise spectral density without using the two-photon
formulation which is used in the gravitational-wave community. We found that
the conventional noise spectral density in the two-photon formulation includes
vacuum fluctuations from the main interferometer but does not include those
from the local oscillator. Although the contribution of vacuum fluctuations
from the local oscillator theoretically yields the difference between the above
two models in the noise spectral densities, this difference is negligible in
realistic situations.
- Abstract（参考訳）: 重力波検出器の読み出しスキームとしての平衡ホモダイン検出は、量子場理論の観点から慎重に検討される。
重力波検出器の読み出しスキームは、検出中の直接測定された量子演算子を指定する。
この仕様は、最近開発された量子計測理論を重力波検出に適用する場合に必要である。
2つの測定モデルについて検討する。
1つは、光検出器の直接測定された量子作用素がグラウバーの光子数演算子であるモデルであり、もう1つは光学場の電力演算子を直接測定するモデルである。
これら2つは光検出器の理想的なモデルと見なされている。
まず,これら2つのモデルが測定の期待値と同じ値を与えることを示す。
重力波コミュニティでは真空揺らぎが検出器のノイズに寄与することがコンセンサスであるため,重力波コミュニティで使用される2光子定式化を用いることなく,真空揺らぎが量子ノイズスペクトル密度に寄与することを明らかにする。
2光子定式化における従来の雑音スペクトル密度は、主干渉計からの真空揺らぎを含むが、局所振動子からのノイズは含まない。
局所発振器からの真空ゆらぎの寄与は、理論上、上記の2つのモデル間のノイズスペクトル密度の差をもたらすが、現実の状況ではこの差は無視できる。
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