論文の概要: True and apparent motion of gravitational-wave detector test masses
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.14341v1
- Date: Mon, 26 Aug 2024 15:13:25 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-27 13:31:39.254888
- Title: True and apparent motion of gravitational-wave detector test masses
- Title(参考訳): 重力波検出器試験質量の真と見かけの運動
- Authors: Evan D. Hall, Kevin Kuns,
- Abstract要約: 現代の光学系では、機械の動きを探査し操作するために光の高度な量子力学的状態を用いる。
本報告では, 損失源, フィードバック制御の効果, 古典的な力や感音の影響を取り入れた, 真の試験質量運動の正確な説明を行う。
この定式化を、現在および将来の重力波干渉計、LIGO A+、LIGO Voyager、Cosmic Explorer (CE)、CE Voyagerに適用する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Modern optomechanical systems employ increasingly sophisticated quantum-mechanical states of light to probe and manipulate mechanical motion. Squeezed states are now used routinely to enhance the sensitivity of gravitational-wave interferometers to small external forces, and they are also used in feedback-based trapping and damping experiments on the same interferometers to enhance the achievable cooling of the the phonon occupation number of the differential test mass mode (arXiv:2102.12665). In this latter context, an accurate accounting of the true test mass motion, incorporating all sources of loss, the effect of feedback control, and the influence of classical force and sensing noises, is paramount. We work within the two-photon formalism to provide such an accounting, which extends a physically motivated decomposition of the quantum-mechanical noise of the light field (arxiv:2105.12052). This decomposition provides insight, rooted in experimentally accessible parameters, into the optimal squeezed state that should be employed to achieve the lowest occupation number. We apply this formalism to current and possible future gravitational-wave interferometers, LIGO A+, LIGO Voyager, Cosmic Explorer (CE), and CE Voyager, finding that occupation numbers below 1 are possible over a frequency range comparable to the bandwidth of the trapped and cooled oscillator. We also discuss several technical issues in cooling experiments with gravitational-wave detectors.
- Abstract(参考訳): 現代の光学系では、機械の動きを探査し操作するために光の高度な量子力学的状態を用いる。
スクイーズ状態は現在、小さな外部力に対する重力波干渉計の感度を高めるために日常的に使われており、差動試験質量モード(arXiv:2102.12665)のフォノン占有数の達成可能な冷却を促進するために、同じ干渉計のフィードバックベースのトラップと減衰実験にも使用されている。
後者の文脈では、真のテスト質量運動を正確に説明し、損失のすべての源、フィードバック制御の効果、古典的な力と知覚ノイズの影響を組み込むことが最重要である。
我々は、光場の量子力学ノイズ(arxiv:2105.12052)の物理的に動機づけられた分解を拡大する、そのような説明を提供するために、2光子形式の中で作業する(arxiv:2105.12052)。
この分解は、実験的にアクセス可能なパラメータに根ざした洞察を、最低の職業数を達成するために使用されるべき最適に絞られた状態へと導く。
この定式化を、現在の重力波干渉計、LIGO A+、LIGO Voyager、Cosmic Explorer (CE)、CE Voyagerに適用し、捕捉された冷却発振器の帯域幅に匹敵する周波数範囲で1以下の占有数が可能であることを発見した。
また重力波検出器を用いた冷却実験の技術的諸問題についても論じる。
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