論文の概要: Photonic single-arm gravitational wave detectors based on the quantum state transition of orbital angular momentum
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.16452v1
- Date: Wed, 23 Apr 2025 06:32:06 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-02 19:15:53.027043
- Title: Photonic single-arm gravitational wave detectors based on the quantum state transition of orbital angular momentum
- Title（参考訳）: 軌道角運動量の量子状態遷移に基づくフォトニック単一腕重力波検出器
- Authors: Haorong Wu, Xilong Fan, Lixiang Chen,
- Abstract要約: 我々は、新しいフォトニック単腕重力波検出技術の可能性を実証する。
1のOAMを持つ光子がGWと相互作用すると、OAMを放棄し、検出される中央信号を生成することが示されている。
この検出器は、低周波域(1$ Hz)で検出された光子の高い安定した速度を提供し、ポテンシャル窓を開き、中周波域(1sim10$ Hz)でGWを識別する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.20482269513546458
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We explore the quantum state transition of photon orbital angular momentum (OAM) in the present of gravitational waves (GWs) and demonstrate the potential of a new photonic single-arm GW detection technique. The interaction is calculated based on the framework of the wave propagation in linearized gravity theory and canonical quantization of the electromagnetic field in curved spacetime. It is demonstrated that when a photon possessing OAM of 1 interacts with GWs, it may relinquish its OAM and produce a central signal that may be detected. The detector provides a high and steady rate of detected photons in the low-frequency range ($<1$ Hz), opens a potential window to identify GWs in the mid-frequency range ($1\sim10$ Hz), which is absent in other contemporary GW detectors, and establishes a selection rule for GW frequencies in the high-frequency range ($>10$ Hz), allowing for the adjustment of detector parameters to focus on specific GW frequencies. Furthermore, the detector is insensitive to seismic noise, and the detectable photon count rate is proportional to the square of the GW amplitude, making it more advantageous for determining the distance of the source compared to current interferometer detectors. This technique not only facilitates the extraction of GW information but also creates a new approach for identifying and selecting GW signals.
- Abstract（参考訳）: 我々は、重力波(GWs)の現在における光子軌道角運動量(OAM)の量子状態遷移を探求し、新しい光子単腕GW検出技術の可能性を実証する。
相互作用は線形化重力理論における波動伝播の枠組みと曲線時空における電磁場の正準量子化に基づいて計算される。
1のOAMを持つ光子がGWと相互作用すると、OAMを放棄し、検出される中央信号を生成することが示されている。
この検出器は低周波域(<1$ Hz)で検出された光子の高い安定した速度を提供し、他の現代のGW検出器では欠落している中周波域($1\sim10$ Hz)でGWを識別するためのポテンシャル窓を開き、高周波域($10$ Hz)でGW周波数の選択規則を確立し、検出器パラメータの調整が特定のGW周波数に集中できるようにする。
さらに、検出器は耐震騒音に敏感であり、検出可能な光子カウントレートはGW振幅の正方形に比例し、現在の干渉計検出器と比較してソース距離を決定するのに有利である。
この技術は、GW情報の抽出を容易にするだけでなく、GW信号の識別と選択のための新しいアプローチも作成する。
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