Chinese Science Bulletin (Chinese Version)
Quantum metrology in gravitational wave detection
Yiqiu Ma
Abstract
引力波探测对精密测量科学提出了极限挑战。1960年代末,Vladimir B. Braginsky发现量子力学定律对探测器灵敏度设定了一个基本极限。这一发现不仅催生了量子测量理论,也实际指导了后续的探测器设计。当前量子精密测量技术已经帮助Advanced LIGO探测器提高了宽频灵敏度。未来的地基引力波探测装置,如爱因斯坦望远镜和宇宙探索者,其更高的灵敏度要求意味着必须进一步压低量子噪声。发展量子精密测量科学,进一步调控干涉仪中光场与检验质量的相互作用以压低量子噪声,已成为当前和未来探测器研发工作的重点。值得一提的是,这些达到量子噪声极限的激光干涉仪,其价值并不仅限于引力波观测。作为一类典型的量子光力系统,它们为探索宏观尺度量子效应、检验引力量子性等研究提供了有希望的实验平台,也为暗物质探测等基础物理问题的实验研究开辟了新的技术路径。本文将聚焦于地基激光干涉引力波探测器中量子噪声的产生机制,讨论量子极限的概念及其主要突破方法,并介绍相关量子精密测量技术在其他基础物理领域中的应用。