論文の概要: Broadband Thermal Noise Correlations Induced by Measurement Back-Action
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.19043v1
- Date: Tue, 21 Oct 2025 19:57:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-25 03:08:14.623367
- Title: Broadband Thermal Noise Correlations Induced by Measurement Back-Action
- Title（参考訳）: 測定バックアクションによる広帯域熱騒音相関
- Authors: Jiaxing Ma, Thomas J. Clark, Vincent Dumont, Jack C. Sankey,
- Abstract要約: ブロードバンド熱雑音スペクトルの解法は,多くのメカニカルモードからの逆作用による相関関係を明らかにする。
これらの相関関係により、共鳴ピークから遠く離れたバンドにおいて、熱雑音スペクトルは、単一のモードに相当する最小値に達することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Modern mechanical sensors increasingly measure motion with precision sufficient to resolve the fundamental thermal noise floor over a broad band. Compared to traditional sensors -- achieving this limit only near resonance -- this capability provides massive gains in acquisition rates along with access to otherwise obscured transient signals. However, these stronger measurements of motion are naturally accompanied by increased back-action. Here we show how resolving the broadband thermal noise spectrum reveals back-action-induced correlations in the noise from many mechanical modes, even those well-separated in frequency. As a result, the observed spectra can deviate significantly from predictions of the usual single-mode and (uncorrelated) multimode models over the broad band, notably even at the mechanical resonance peaks. This highlights that these effects must be considered in all systems exhibiting measurement back-action, regardless of whether the resonances are spectrally isolated or the readout noise is high enough that the noise peaks appear consistent with simpler models. Additionally, these correlations advantageously allow the thermal noise spectrum to reach a minimum -- equivalent to that of a single mode -- in a band far from the resonance peak, where the mechanical susceptibility is comparatively stable against frequency noise.
- Abstract（参考訳）: 現代の機械式センサーは、広帯域上の基本的な熱ノイズフロアを解決するのに十分な精度で動きを計測するようになっている。
従来のセンサー(共鳴近傍のみに限る)と比較して、この能力は、不明瞭な過渡的な信号へのアクセスとともに、取得率を大幅に向上させる。
しかし、これらのより強い動きの測定は、自然にバックアクションの増大を伴う。
ここでは、ブロードバンド熱雑音スペクトルの解消が、多くのメカニカルモードからのノイズのバックアクションによる相関をいかに明らかにするかを示す。
その結果、観測されたスペクトルは、特に機械共鳴ピークにおいてさえ、通常の単一モードモデルと(非相関)マルチモードモデルの予測から著しく逸脱することができる。
このことは、共鳴がスペクトル的に孤立しているか、あるいは読み出しノイズが高いため、より単純なモデルと一致しているように見えるかに関わらず、これらの効果が測定バックアクションを示す全てのシステムで考慮されなければならないことを強調している。
さらに、これらの相関関係により、共鳴ピークから離れた帯域において、熱雑音スペクトルが(単一モードのそれと同等の)最小値に達することができる。
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