理想多模探测器平衡零差探测中的量子噪声与真空涨落
广义相对论与量子宇宙学
2021-10-27 v3 天体物理仪器与方法
量子物理
摘要
从量子场论的角度仔细考察了作为引力波探测器读出方案的平衡零差探测。引力波探测器中的读出方案规定了探测中直接测量的量子算符。当我们把最近发展的量子测量理论应用于引力波探测时,这一指定是必要的。我们考察了两种测量模型。一种是在光电探测器处直接测量的量子算符为 Glauber 光子数算符的模型,另一种是直接测量光场功率算符的模型。这两者被视为光电探测器的理想模型。我们首先证明这两种模型给出相同的测量期望值。由于引力波学界的一个共识是真空涨落对探测器中的噪声有贡献,我们也澄清了真空涨落对量子噪声谱密度的贡献,而未使用引力波学界所采用的两光子表述。我们发现,两光子表述中的传统噪声谱密度包含了来自主干涉仪的真空涨落,但不包含来自本地振荡器的真空涨落。尽管来自本地振荡器的真空涨落贡献在理论上导致了上述两种模型在噪声谱密度上的差异,这一差异在实际情形中可忽略不计。
引用
@article{arxiv.2107.05614,
title = {Quantum noise and vacuum fluctuations in balanced homodyne detections through ideal multi-mode detectors},
author = {Kouji Nakamura},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.05614},
year = {2021}
}
备注
39 pages, 5 figures, This is the full paper version of [arXiv:2101.11838 [gr-qc]] (v1); Acknowledgements is added (v2); Minor changes in Sec.1, Sec.6, Fig.3, and Fig.A2. Some typos are corrected (v3)