引力波探测器及其他经典力测量中的噪声不受试验质量量子化的影响
广义相对论与量子宇宙学
2009-11-07 v3 量子物理
摘要
证明了在靠近或低于标准量子极限的干涉仪引力波探测器中，光子散粒噪声和辐射压反馈噪声是唯一的量子噪声形式，如果对干涉仪输出进行适当滤波的话。不会因试验质量的初始量子态或由于测量干涉仪输出而导致试验质量态的简化，或由于试验质量态相关的不确定性原理而产生额外噪声。干涉仪的两个特征是这些结论的核心：(i)干涉仪输出（进入最终光电探测器的光子数通量 N(t)）在海森堡picture下在不同时间上与自身互补，因此可被视为经典。(ii)该数通量关于试验质量初始位置和动量算子 x_o 和 p_o 是线性的，这些算子以易于通过滤波（例如在大多数干涉仪中，通过丢弃试验质量1 Hz摆动频率附近的数据）来消除对测量光子通量 N(t) 的影响。包含在 N(t) 中的试验质量算子 x_o 和 p_o 造成的 [N(t), N(t')] 的非零贡献，被光子散粒噪声和辐射压噪声中包含的非零互补所抵消。这一互补的消除是可能从试验质量考虑推导干涉仪的标准量子极限，并独立于光子噪声考虑而推导这一结果的原因。这一结论适用于不仅仅是引力波干涉仪，而且适用于更广泛的测量类别。为阐明这些结论，本文提出了一系列理想化的思想实验，这些实验不包含真实测量系统的复杂性。
引用
@article{arxiv.gr-qc/0109003,
title = {The noise in gravitational-wave detectors and other classical-force measurements is not influenced by test-mass quantization},
author = {Vladimir B. Braginsky and Mikhail L. Gorodetsky and Farid Ya. Khalili and Andrey B. Matsko and Kip S. Thorne and Sergey P. Vyatchanin},
journal= {arXiv preprint arXiv:gr-qc/0109003},
year = {2009}
}
备注
Submitted to Physical Review D; Revtex, no figures, prints to 14 pages. Second Revision 1 December 2002: minor rewording for clarity, especially in Sec. II.B.3; new footnote 3 and passages before Eq. (2.35) and at end of Sec. III.B.2