新機制可測量量子輻射壓力雜訊

科技日報北京3月25日電 （記者張夢然）據英國《自然》雜誌25日發表的一項量子物理學最新研究，美國科學家團隊設計了一種將會影響下一代引力波探測器雜訊測量的機制，有助於開發降低這種雜訊的技術，從而大幅提高引力波探測的靈敏度。

引力波探測意味著人類在前往未知世界的路上更進了一步。但諸如升級改造後的美國激光干涉引力波天文台（Advanced LIGO）、歐洲處女座引力波天文台（VIRGO）和日本大型低溫引力波探測器（KAGRA）等頂尖設備，都需要高激光功率來探測引力波信號。雖然提高激光功率可以抵抗部分雜訊源，但是這樣卻會以量子輻射壓力雜訊（QRPN）的形式，限制引力波探測器的靈敏度。QRPN是由海森堡不確定性原理闡發的一種效應。

雖然目前已提出了大量減輕這種量子雜訊的方法，但是要檢驗此類技術還需要付出進一步的努力，因為要在與引力波探測器相關的條件下，研究量子輻射壓力雜訊非常具有挑戰性。因此長期以來，研究人員一直難以調查量子輻射壓力雜訊可能對類似於Advanced LIGO的系統所產生的影響。

此次，美國路易斯安那州立大學研究人員托馬斯·考比特及其同事，設計了一種最小化經典雜訊的系統，以避免經典雜訊掩蓋量子雜訊源的影響。實驗中，他們展示了量子輻射壓力雜訊可以在室溫條件下的廣泛頻率範圍內被測量到，而且還會在2kHz—100kHz頻率之間影響其系統，該頻率範圍接近與引力波探測器相關的頻率範圍。

研究人員表示，他們的模型為檢測那些用以減少量子雜訊源的方法打造了一個平台，這一設計的目標是大幅提高下一代引力波探測器的靈敏度。

（來源：科技日報 張夢然）

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