写于 2017-08-02 01:16:28| 金沙平台| 总汇

阿尔伯特爱因斯坦研究所新量子测量方案实验实现的一部分信用:阿尔伯特爱因斯坦研究所汉诺威物理学家开发了一种新概念来提高引力波探测器的灵敏度激光干涉仪以高精度检测微小距离变化杂散光减少并限制了这些仪器的测量精度汉诺威阿尔伯特爱因斯坦研究所的研究人员现在首次展示了如何使用具有定制量子特性的激光来区分测量信号和杂散光

新的测量概念规避了海森堡不确定性原理并可以增强GEO600等重力波探测器或美国紧密配合的高级LIGO(aLIGO)探测器的精度阿尔伯特爱因斯坦研究所(AEI;莱布尼茨大学汉诺威引力物理研究所和马克斯普朗克引力物理研究所)的科学家在汉诺威寻找难以捉摸的引力波 - 爱因斯坦广义相对论的预测它们的第一个方向探测将为我们的宇宙打开一扇新的窗口,迎来引力波天文学的时代AEI的研究人员旨在探测这些微小的时空使用德国汉诺威附近的GEO600探测器和美国的LIGO探测器这些探测器使用激光测量通过引力波引起的微小距离变化因此,这些激光器的持续改进和杂散激光等干扰的最小化是很好的重要性现在,AEI物理学家首次创造了具有量身定制量子特性的激光,它甚至使它们能够规避海森堡的不确定性原理,这通常会限制测量的准确性“通过使用我们的新方法,我们可以显着减少由此引起的干扰

引力波探测器中的杂散光GEO600会倾听引力更加敏感的波浪成功整合到GEO600后,我们可以将这项技术应用于全球引力波天文台网络,“量子干涉测量工作组的领导者罗曼施纳贝尔说道,他是AEI的参与科学家

QUEST卓越集群中的“量子传感器”研究领域纠缠光在汉诺威开发的新测量方法中起主要作用根据海森堡的不确定性原理,一些量子力学性能对不能同时测量到任意精度对于粒子,这适用位置和动量,而对于光波,这适用于幅度和相位直到现在,AEI科学家在GEO600中使用所谓的挤压激光它们减少(挤压)光的相位或幅度的不确定性

其他属性的不确定性增加的成本因此,相位或放大器可以更准确地测量亮度“压缩光是我们使用光的一个量子特性进行基于激光的精确测量的首选仪器但是我们想知道是否有其他变量中隐藏有用的信息,”Schnabel说,因此,研究人员应用另一种技巧通过叠加两个压缩激光束,他们创造了两个新的激光束,它们是量子力学纠缠的,其中一个光束用于执行精密测量,另一个用作参考光束通过比较测量和参考光束,科学家们现在可以通过减少不确定性来确定相位和振幅

这使他们能够检测到两个变量的微小变化“我们现在可以首次超越海森堡的不确定性原理,因为我们正在测量相对于纠缠参考系统的所有变量,” Sebastian Steinlechner,该研究的主要作者发表在Nature Photonics上,他是一名博士生通过这种方式,物理学家可以抑制探测器中激光杂散光的干扰

即使是误入歧途的单个激光光子也会与测量信号不可分割地结合在一起并使结果失真

新方法现在可以实现更精确和独立的激光相位和幅度变化测量使用这个分为两个独立的组件,可以在测量过程中立即识别杂散光 受影响的数据从进一步分析中消除,从而提高了最终结果的精度

引力波探测器GEO600可能是新概念的第一个应用所需的技术已经在探测器现场使用了两年并且已经证明了自己2011年,干涉式探测器GEO600的测量精度通过使用压缩激光增加了50%然而,探测器的灵敏度只能通过压缩光增加到目前为止最终只能通过跟踪进一步增加杂散光物理学家相信他们会用新方法减少这种干扰,从而增加第一次直接探测引力波的可能性出版物:Steinlechner,S,Bauchrowitz,J,Meinders,M,Müller-Ebhardt,H ,Danzmann,K和Schnabel,R,“量子密度测量”,Nature Photonics,(2013); doi:101038 / nphoton2013150来源:马克斯普朗克研究所图片:阿尔伯特爱因斯坦研究所汉诺威