Advanced quantum techniques for future gravitational-wave detectors

被引：46

作者：

Danilishin, Stefan L. ^{[1
,2
]}

Khalili, Farid Ya. ^{[3
,4
]}

Miao, Haixing ^{[5
,6
]}

机构：

[1] Leibniz Univ Hannover, Inst Theoret Phys, Callinstr 38, D-30167 Hannover, Germany

[2] Albert Einstein Inst, Max Planck Inst Gravitat Phys, Callinstr 38, D-30167 Hannover, Germany

[3] Moscow MV Lomonosov State Univ, Fac Phys, Moscow 119991, Russia

[4] Russian Quantum Ctr, Skolkovo 143025, Russia

[5] Univ Birmingham, Sch Phys & Astron, Birmingham B15 2TT, W Midlands, England

[6] Univ Birmingham, Inst Gravitat Wave Astron, Birmingham B15 2TT, W Midlands, England

来源：

LIVING REVIEWS IN RELATIVITY | 2019年 / 22卷 / 1期

基金：

俄罗斯基础研究基金会;

关键词：

Gravitational-wave detectors; Optomechanics; Quantum measurement theory; Quantum noise; Standard quantum limit; Fundamental quantum limit; Optical rigidity; Quantum speed meter; Squeezed light; Back-action evasion; Atomic spin ensemble; White-light cavity; POLARIZATION SAGNAC INTERFEROMETER; NOISE; MOTION; LIGHT; ENTANGLEMENT; OSCILLATOR; FORMALISM; RIGIDITY; OPTICS; STATES;

D O I：

10.1007/s41114-019-0018-y

中图分类号：

O412 [相对论、场论]; O572.2 [粒子物理学];

学科分类号：

摘要：

Quantum fluctuation of light limits the sensitivity of advanced laser interferometric gravitational-wave detectors. It is one of the principal obstacles on the way towards the next-generation gravitational-wave observatories. The envisioned significant improvement of the detector sensitivity requires using quantum non-demolition measurement and back-action evasion techniques, which allow us to circumvent the sensitivity limit imposed by the Heisenberg uncertainty principle. In our previous review article (Danilishin and Khalili in Living Rev Relativ 15:5, 2012), we laid down the basic principles of quantum measurement theory and provided the framework for analysing the quantum noise of interferometers. The scope of this paper is to review novel techniques for quantum noise suppression proposed in the recent years and put them in the same framework. Our delineation of interferometry schemes and topologies is intended as an aid in the process of selecting the design for the next-generation gravitational-wave observatories.

引用

页数：89

共 126 条

[1]

Aasi J, 2013, NAT PHOTONICS, V7, P613, DOI [10.1038/nphoton.2013.177, 10.1038/NPHOTON.2013.177]

[2]

Abadie J, 2011, NAT PHYS, V7, P962, DOI [10.1038/NPHYS2083, 10.1038/nphys2083]

[3] Prospects for observing and localizing gravitational-wave transients with Advanced LIGO, Advanced Virgo and KAGRA [J].

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abbott, T. D. ;

Abernathy, M. R. ;

Acernese, F. ;

Ackley, K. ;

Adams, C. ;

Adams, T. ;

Addesso, P. ;

Adhikari, R. X. ;

Adya, V. B. ;

Affeldt, C. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Aiello, L. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Akutsu, T. ;

Allen, B. ;

Allocca, A. ;

Altin, P. A. ;

Ananyeva, A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Ando, M. ;

Appert, S. ;

Arai, K. ;

Araya, A. ;

Araya, M. C. ;

Areeda, J. S. ;

Arnaud, N. ;

Arun, K. G. ;

Asada, H. ;

Ascenzi, S. ;

Ashton, G. ;

Aso, Y. ;

Ast, M. ;

Aston, S. M. ;

Astone, P. ;

Atsuta, S. ;

Aufmuth, P. ;

Aulbert, C. ;

Avila-Alvarez, A. ;

Awai, K. ;

Babak, S. ;

Bacon, P. ;

Bader, M. K. M. ;

Baiotti, L. .

LIVING REVIEWS IN RELATIVITY, 2018, 21

[4] GW170817: Observation of Gravitational Waves from a Binary Neutron Star Inspiral [J].

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abbott, T. D. ;

Acernese, F. ;

Ackley, K. ;

Adams, C. ;

Adams, T. ;

Addesso, P. ;

Adhikari, R. X. ;

Adya, V. B. ;

Affeldt, C. ;

Afrough, M. ;

Agarwal, B. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Aiello, L. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Allen, B. ;

Allen, G. ;

Allocca, A. ;

Altin, P. A. ;

Amato, A. ;

Ananyeva, A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Angelova, S. V. ;

Antier, S. ;

Appert, S. ;

Arai, K. ;

Araya, M. C. ;

Areeda, J. S. ;

Arnaud, N. ;

Arun, K. G. ;

Ascenzi, S. ;

Ashton, G. ;

Ast, M. ;

Aston, S. M. ;

Astone, P. ;

Atallah, D. V. ;

Aufmuth, P. ;

Aulbert, C. ;

AultONeal, K. ;

Austin, C. ;

Avila-Alvarez, A. ;

Babak, S. ;

Bacon, P. ;

Bader, M. K. M. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2017, 119 (16)

[5] GW170608: Observation of a 19 Solar-mass Binary Black Hole Coalescence [J].

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abbott, T. D. ;

Acernese, F. ;

Ackley, K. ;

Adams, C. ;

Adams, T. ;

Addesso, P. ;

Adhikari, R. X. ;

Adya, V. B. ;

Affeldt, C. ;

Afrough, M. ;

Agarwal, B. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Aiello, L. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Allen, B. ;

Allen, G. ;

Allocca, A. ;

Altin, P. A. ;

Amato, A. ;

Ananyeva, A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Angelova, S. V. ;

Antier, S. ;

Appert, S. ;

Arai, K. ;

Araya, M. C. ;

Areeda, J. S. ;

Arnaud, N. ;

Arun, K. G. ;

Ascenzi, S. ;

Ashton, G. ;

Ast, M. ;

Aston, S. M. ;

Astone, P. ;

Atallah, D. V. ;

Aufmuth, P. ;

Aulbert, C. ;

AultONeal, K. ;

Austin, C. ;

Avila-Alvarez, A. ;

Babak, S. ;

Bacon, P. ;

Bader, M. K. M. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 2017, 851 (02)

[6] Multi-messenger Observations of a Binary Neutron Star Merger [J].

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abbott, T. D. ;

Acernese, F. ;

Ackley, K. ;

Adams, C. ;

Adams, T. ;

Addesso, P. ;

Adhikari, R. X. ;

Adya, V. B. ;

Affeldt, C. ;

Afrough, M. ;

Agarwal, B. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Aiello, L. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Allen, B. ;

Allen, G. ;

Allocca, A. ;

Altin, P. A. ;

Amato, A. ;

Ananyeva, A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Angelova, S. V. ;

Antier, S. ;

Appert, S. ;

Arai, K. ;

Araya, M. C. ;

Areeda, J. S. ;

Arnaud, N. ;

Arun, K. G. ;

Ascenzi, S. ;

Ashton, G. ;

Ast, M. ;

Aston, S. M. ;

Astone, P. ;

Atallah, D. V. ;

Aufmuth, P. ;

Aulbert, C. ;

AultONeal, K. ;

Austin, C. ;

Avila-Alvarez, A. ;

Babak, S. ;

Bacon, P. ;

Bader, M. K. M. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 2017, 848 (02)

[7] Gravitational Waves and Gamma-Rays from a Binary Neutron Star Merger: GW170817 and GRB 170817A [J].

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abbott, T. D. ;

Acernese, F. ;

Ackley, K. ;

Adams, C. ;

Adams, T. ;

Addesso, P. ;

Adhikari, R. X. ;

Adya, V. B. ;

Affeldt, C. ;

Afrough, M. ;

Agarwal, B. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Aiello, L. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Allen, B. ;

Allen, G. ;

Allocca, A. ;

Aloy, M. A. ;

Altin, P. A. ;

Amato, A. ;

Ananyeva, A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Angelova, S. V. ;

Antier, S. ;

Appert, S. ;

Arai, K. ;

Araya, M. C. ;

Areeda, J. S. ;

Arnaud, N. ;

Arun, K. G. ;

Ascenzi, S. ;

Ashton, G. ;

Ast, M. ;

Aston, S. M. ;

Astone, P. ;

Atallah, D. V. ;

Aufmuth, P. ;

Aulbert, C. ;

AultONeal, K. ;

Austin, C. ;

Avila-Alvarez, A. ;

Babak, S. ;

Bacon, P. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 2017, 848 (02)

[8] GW170814: A Three-Detector Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Coalescence [J].

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abbott, T. D. ;

Acernese, F. ;

Ackley, K. ;

Adams, C. ;

Adams, T. ;

Addesso, P. ;

Adhikari, R. X. ;

Adya, V. B. ;

Affeldt, C. ;

Afrough, M. ;

Agarwal, B. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Aiello, L. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Allen, B. ;

Allen, G. ;

Allocca, A. ;

Altin, P. A. ;

Amato, A. ;

Ananyeva, A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Angelova, S. V. ;

Antier, S. ;

Appert, S. ;

Arai, K. ;

Araya, M. C. ;

Areeda, J. S. ;

Arnaud, N. ;

Arun, K. G. ;

Ascenzi, S. ;

Ashton, G. ;

Ast, M. ;

Aston, S. M. ;

Astone, P. ;

Atallah, D. V. ;

Aufmuth, P. ;

Aulbert, C. ;

AultONeal, K. ;

Austin, C. ;

Avila-Alvarez, A. ;

Babak, S. ;

Bacon, P. ;

Bader, M. K. M. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2017, 119 (14)

[9]

Abbott BP, 2017, PHYS REV LETT, V118, DOI [10.1103/PhysRevLett.118.221101, 10.1103/PhysRevLett.118.121102]

[10] Exploring the sensitivity of next generation gravitational wave detectors [J].

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abbott, T. D. ;

Abernathy, M. R. ;

Ackley, K. ;

Adams, C. ;

Addesso, P. ;

Adhikari, R. X. ;

Adya, V. B. ;

Affeldt, C. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Allen, B. ;

Altin, P. A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Arai, K. ;

Araya, M. C. ;

Arceneaux, C. C. ;

Areeda, J. S. ;

Arun, K. G. ;

Ashton, G. ;

Ast, M. ;

Aston, S. M. ;

Aufmuth, P. ;

Aulbert, C. ;

Babak, S. ;

Baker, P. T. ;

Ballmer, S. W. ;

Barayoga, J. C. ;

Barclay, S. E. ;

Barish, B. C. ;

Barker, D. ;

Barr, B. ;

Barsotti, L. ;

Bartlett, J. ;

Bartos, I. ;

Bassiri, R. ;

Batch, J. C. ;

Baune, C. ;

Bell, A. S. ;

Berger, B. K. ;

Bergmann, G. ;

Berry, C. P. L. ;

Betzwieser, J. ;

Bhagwat, S. ;

Bhandare, R. ;

Bilenko, I. A. .

CLASSICAL AND QUANTUM GRAVITY, 2017, 34 (04)

← 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 →