利用 Qumode 将引力波带到光中

我们提出使用 qumode，即量子玻色模，来检测高频引力波，方法是通过逆 Gertsenshtein 效应，引力波在磁化腔体中共振地转换为单个光子。对于光子场在 qumode 中的占据数 $n$，由于玻色-爱因斯坦统计，转换概率因 $n+1$ 而得到增强。实现这种增强灵敏度意味着能够在 qumode 相干时间内持续准备 qumode 并对 qumode-量子比特系统进行非毁灭测量。我们的结果表明，在微波频率且以现有技术实现时，所提出的 setup 可在宇宙学极限的 1.7 个数量级内实现灵敏度。随着预期的近期技术改进，它有潜力超过这一限制，为首次探索高频宇宙学引力波背景提供道路。在光学频率下，它可以将当前探测器的灵敏度提高一个数量级。进一步增强了其在达到单引力子水平方面的潜力。