快訊：“量子壓縮”升級LIGO 每周都能發(fā)現(xiàn)新引力波

、論文主要作者瑪吉·謝所說，激光并非連續(xù)的光流，而是由單個(gè)光子組成的嘈雜列隊(duì)，每個(gè)光子都受到真空波動(dòng)的影響。光子平均“準(zhǔn)時(shí)”到達(dá)探測器，但有些很早，有些很晚，形成一條有一定寬度的“鐘形曲線”。

當(dāng)引力波經(jīng)過時(shí)

，LIGO手臂的長度變化不到質(zhì)子寬度的萬分之一。探測系統(tǒng)要足夠敏感才能準(zhǔn)確測量激光信號，這導(dǎo)致部分未準(zhǔn)時(shí)到達(dá)的光子也會(huì)造成閃光，產(chǎn)生假的引力波信號，這就是所謂的“量子噪聲”。

為了避免“報(bào)假警”

，LIGO設(shè)定只有手臂長度變化超出量子噪聲范圍才判斷為引力波到來，這無疑限制了它對距離更遠(yuǎn)、強(qiáng)度更弱的引力波探測。

量子壓縮減小量子噪聲

量子壓縮是20世紀(jì)80年代提出的概念，其基本思想是量子真空噪聲可以表示為沿相位和振幅兩個(gè)主軸的不確定性球

。這個(gè)球體就像一個(gè)應(yīng)力球，可以被壓縮。假如沿相位軸收縮球體，相位狀態(tài)的不確定性，也就是光子到達(dá)時(shí)間的不確定性將減小，但振幅狀態(tài)的不確定性，也就是光子到達(dá)數(shù)量的不確定性將增加