扩展量子极限引力波探测探测范围
天体物理仪器与方法
2025-02-11 v1 广义相对论与量子宇宙学
摘要
我们展示了新型自适应光学技术的潜力，以扩大引力波探测仪的探测范围。实现对时空应变的更高量子噪声极限灵敏度，关键在于在与高度压缩量子光态相结合的情况下实现超过 1~MW 的激光功率。新技术将显著提高激光功率和压缩程度，方法是直接将热失真的限制性来源进行高精度、低噪声校正并注入到核心干涉仪光学中。对于 LIGO~A+ 的仿真投影，假设输入激光功率为 125~W 且有效注入压缩水平为 9~dB进入干涉仪，本概念技术可将探测器从 200~Hz 到 5~kHz 的噪声底降低最高 20%，对应二元中子星合并的天区平均探测范围增加 4~Mpc。本工作为利用现有 4-km LIGO 设施的关键技术改进奠定了基础，以观测红移超过~5 的黑洞合并事件，并为美国下一代 40-km 引力波探测器 Cosmic~Explorer 打开了现实可行的道路。
引用
@article{arxiv.2502.06702,
title = {Expanding the Quantum-Limited Gravitational-Wave Detection Horizon},
author = {Liu Tao and Mohak Bhattacharya and Peter Carney and Luis Martin Gutierrez and Luke Johnson and Shane Levin and Cynthia Liang and Xuesi Ma and Michael Padilla and Tyler Rosauer and Aiden Wilkin and Jonathan W. Richardson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.06702},
year = {2025}
}
备注
8 pages, 5 figures