論文の概要: Squeezing atomic $p$-orbital condensates for detecting gravitational waves

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.00803v3
• Date: Mon, 15 Sep 2025 05:03:11 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-16 15:23:15.840151
• Title: Squeezing atomic $p$-orbital condensates for detecting gravitational waves
• Title（参考訳）: 重力波検出のための原子の$p$軌道凝縮体
• Authors: Xinyang Yu, W. Vincent Liu, Xiaopeng Li,
• Abstract要約: 重力波によって誘導される干渉計の位相シフトの検出を可能にするために,軌道圧縮された$p$軌道ボース・アインシュタインの時空凝縮に対する感度結合を利用したオービタルオプティメカティカル(OOM)センサを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.791094460901941
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Detecting the faint signal of continuous gravitational waves (CWs) stands as a major frontier in gravitational-wave astronomy, pushing the need for detectors whose sensitivity exceeds the standard quantum limit (SQL). Here, we propose an orbital optomechanical (OOM) sensor that exploits the sensitive coupling of an orbitally squeezed $p$-orbital Bose-Einstein condensate to spacetime distortions, enabling the detection of interferometer phase shifts induced by CWs. This sensor achieves a theoretical quantum-noise-limited sensitivity 16 dB below the SQL while reducing the required laser power by five orders of magnitude. The performance arises from a novel noise trade-off: a counter-propagating readout scheme suppresses photonic shot noise, while orbital squeezing minimizes the remaining atomic projection noise. By leveraging quantum control over atomic orbital degrees of freedom, this approach establishes a new framework for interferometric sensing with direct applications to the search for CWs and ultralight dark matter.
• Abstract（参考訳）: 連続重力波(CW)のかすかな信号を検出することは、重力波天文学における主要なフロンティアであり、感度が標準量子限界(SQL)を超える検出器の必要性を推し進めている。 そこで本研究では,軌道圧縮されたBose-Einstein凝縮体と時空歪みとの感度結合を利用して,CWによる干渉計位相シフトの検出を可能にするオービタルオプティメカティカル(OOM)センサを提案する。 このセンサは、SQLの下の理論的量子ノイズ制限感度16dBを実現し、必要なレーザーパワーを5桁削減する。 反伝搬型読み出し方式はフォトニックショットノイズを抑制し、軌道スクイージングは残りの原子射影ノイズを最小限に抑える。 原子軌道自由度に対する量子制御を活用することにより、CWと超軽量ダークマターの探索への直接的応用による干渉センシングのための新しい枠組みを確立する。

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