論文の概要: Surpassing the Standard Quantum Limit using an Optical Spring
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.12222v1
- Date: Fri, 21 Oct 2022 20:00:29 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-18 19:30:17.165388
- Title: Surpassing the Standard Quantum Limit using an Optical Spring
- Title（参考訳）: 光ばねを用いた標準量子限界を超える
- Authors: Torrey Cullen, Ron Pagano, Jonathan Cripe, Safura Sharifi, Michelle
Lollie, Scott Aronson, Henry Cain, Paula Heu, David Follman, Garrett D Cole,
Nancy Aggarwal, Thomas Corbitt
- Abstract要約: 量子力学は、物理的測定にノイズの制限と感度の制限を課す。
本研究では,従来の測定値の約2倍の感度を実現する。
この技術はAdvanced LIGOに直接適用され、信号のリサイクルキャビティで同様の効果を観測できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum mechanics places noise limits and sensitivity restrictions on
physical measurements. The balance between unwanted backaction and the
precision of optical measurements impose a standard quantum limit (SQL) on
interferometric systems. In order to realize a sensitivity below the SQL, it is
necessary to leverage a back-action evading measurement technique, or else
exploit cancellations of any excess noise contributions at the detector. %Many
proof of principle experiments have been performed, but only recently has an
experiment achieved sensitivity below the SQL. In this work, we extend that
initial demonstration and realize sub-SQL measurement sensitivity nearly two
times better than previous measurements, and with architecture applicable to
interferometric gravitational wave detectors. In fact, this technique is
directly applicable to Advanced LIGO, which could observe similar effects with
a detuned signal recycling cavity. By exploiting quantum correlations created
by an optical spring, we measure a total sensitivity below the SQL by
$\textbf{2.8}$ dB, corresponding to a reduction in the noise power by
$\textbf{72}\pm\textbf{5.1}$ \% below the quantum limit. Through the use of a
detuned optical spring, this noise reduction is tunable, allowing us to choose
the desired range of frequencies that fall below the SQL. This result
demonstrates access to sensitivities well below the SQL at frequencies ranges
applicable to LIGO, with the potential to extend the reach of gravitational
wave detectors further into the universe.
- Abstract（参考訳）: 量子力学は、物理測定にノイズ制限と感度制限を課す。
望ましくないバックアクションと光学測定の精度のバランスは、干渉計系に標準量子限界(SQL)を課す。
sql以下の感度を実現するためには、バックアクション回避測定手法を活用するか、または検出器における余分なノイズ貢献のキャンセルを利用する必要がある。
%の原理実証実験が実施されたが、最近になってsqlよりも感度の高い実験が実施された。
本研究では,その初期実験を拡張し,従来の測定値の約2倍近いsqlサブ計測感度を実現するとともに,干渉型重力波検出器に適用可能なアーキテクチャを提案する。
実際、この技術はAdvanced LIGOに直接適用でき、信号のリサイクルキャビティで同様の効果を観測できる。
光ばねによって生成された量子相関を利用して、sql 以下の全感度を$\textbf{2.8}$ db で測定し、量子限界以下のノイズパワーの$\textbf{72}\pm\textbf{5.1}$ \% の低減に対応する。
デチューニングされた光学スプリングを使用することで、このノイズ低減は調整可能であり、sqlを下回る所望の周波数範囲を選択できる。
この結果は、LIGOに適用可能な周波数範囲でSQLよりかなり低い感度にアクセスでき、重力波検出器の到達範囲を宇宙に広げる可能性を示している。
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