物理学家平息量子细语以提高引力波探测器的灵敏度

引力波探测器通过测量黑洞和中子星碰撞产生的时空波纹，为宇宙打开了一扇新的窗户，但它们最终受到反射镜反射光引起的量子波动的限制。

LSU博士物理校友、NIST博士后研究员乔纳森·克里普和他的LSU研究团队与加州理工学院和索实验室的科学家进行了一项新的实验，探索一种消除这种量子反作用并提高探测器灵敏度的方法。

在《物理评论X》的一篇新论文中，研究人员提出了一种在简化系统中消除量子反作用的方法，该系统使用了一面人类头发大小的镜子，并表明镜子的运动减少了，与理论预测一致。

这项研究得到了国家科学基金会的支持。

尽管使用40公斤重的镜子来探测穿过的引力波，当光被反射时，光的量子波动会干扰镜子的位置。

随着引力波探测器随着逐步升级而变得越来越敏感，这种量子反作用将成为探测器灵敏度的根本限制，阻碍它们从引力波中提取天体物理信息的能力。

“我们提出了一个研究和消除量子反作用的实验测试平台，”克里普说。

“我们对一个宏观物体的位置进行了两次测量，该物体的运动由量子反作用控制，并表明通过对测量方案进行简单的改变，我们可以消除位移测量中的量子效应。

通过利用光场的相位和强度之间的相关性，量子反作用被消除了。

Thorlabs Crystalline Solutions的技术经理加勒特·科尔（Garrett Cole）和他的团队从由交替的GaAs和铝镓砷组成的外延多层结构中构建了微机械镜。

LSU博士候选人托里·卡伦说:“通过在肉眼可见的镜子上进行这种测量——在室温下，以人耳可以听到的频率——我们将量子力学的微妙效果带到了更接近人类经验的领域。

”通过让量子耳语安静下来，我们现在可以听宇宙交响乐更微妙的音符了。

“

“这项研究尤其及时，因为激光干涉仪引力波天文台，或LIGO，上个月刚刚在《自然》杂志上宣布，他们已经在LIGO利文斯顿天文台看到了量子辐射压力噪声的影响，”LSU物理与天文学系副教授托马斯·科比特说。

“在先进的LIGO，量子辐射压力噪声已经超出了噪声基底，不久，它将成为GW探测器的一个限制噪声源，”马瓦瓦拉说。

“只有我们能够减少它，更深层次的天体物理观测才是可能的，来自LSU科比特小组的这个美丽的结果展示了一种这样做的技术。