論文の概要: Surpassing the Standard Quantum Limit using an Optical Spring
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.12222v2
- Date: Fri, 26 Jul 2024 17:09:40 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-29 18:51:23.464718
- 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通過
- Authors: Torrey Cullen, Scott Aronson, Ron Pagano, Jonathan Cripe, Safura Sharifi, Michelle Lollie, 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）: 0.019155543948605268
- 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、物理的測定にノイズの制限と感度の制限を課す。
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、インターフェロメトリシステムに標準量子限界(SQL)を課す。
SQLの下の感度を実現するには、バックアクション回避測定技術を利用するか、検出器の余剰ノイズコントリビューションのキャンセルを利用する必要がある。
% 原則実験の多くの証明が実施されているが、最近になってSQLよりも感度が低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倍の感度を実現するとともに,干渉法重力波検出器にも適用できるアーキテクチャについて述べる。
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。
光バネによって生成される量子相関を利用して、量子限界以下でのノイズパワーの減少に対応する$\textbf{2.8}$ dBでSQL以下の総感度を測定する。
劣化した光バネを用いることで、このノイズ低減を調整可能とし、SQLより低い周波数範囲を選択することができる。
この結果は、LIGOに適用可能な周波数範囲でSQLのかなり下にある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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