LIGO已經超越了量子極限。我們可以解釋。

一種在LIGO干涉儀臂中擠壓光的技術使其測量能夠穿過量子勢壘。

對于LIGO（激光干涉儀引力波天文臺），這是一個大膽的敏感新領域，賦予引力波探測到比之前運行多60%的死星合并的能力，大約每周檢測一到兩次左右.

該技術被稱為頻率依賴性擠壓，繞過了先前阻止LIGO在量子尺度上進行檢測的限制。

“現在我們已經超越了這個量子極限，我們可以做更多的天文學，”物理學家李·麥卡勒說加州理工學院的。“LIGO使用激光和大鏡子進行觀察，但我們的工作靈敏度意味著該設備受到量子領域的影響。

LIGO的靈敏度已經絕對令人瞠目結舌。干涉儀的工作原理是檢測碰撞產生的時空漣漪黑洞和中子星，數百萬億到光年之外。

這些原因引力波，就像池塘里的漣漪。我們感覺不到它們;但是它們可以在光的路徑中檢測到很長很長的隧道中的微小偏差。

這些偏差非常小，比人類頭發小到數萬億倍。但是一旦你進入亞原子尺度——量子領域——LIGO的能力就會受到阻礙。這是因為，在那些難以想象的小尺度上，粒子隨機地進出空間，產生比任何信號都響亮的量子噪聲的持續背景嘶嘶聲。

頻率相關擠壓是一種放大信號以比量子噪聲“更響亮”的方法。物理學家說，這有點像擠壓氣球。當你在一端擠壓氣球時，另一端會變大。同樣，如果您捏合光的屬性，例如振幅（或功率），則可以更準確地測量其他屬性（例如頻率）。

但是，盡管您可能會在一個領域獲得精度，但在另一個領域卻失去了精度。自2019年以來，LIGO已經擁有頻率相關擠壓技術，但它并不是特別靈活。新的升級意味著擠壓更加靈活;光可以通過多種方式擠壓，以放大科學家正在尋找的引力波的頻率。

“以前，我們必須選擇我們希望LIGO更精確的地方，”物理學家拉納·阿迪卡里說加州理工學院的。“現在我們可以吃我們的蛋糕，也可以吃了。我們已經知道了一段時間如何寫下方程式來使它工作，但直到現在還不清楚我們是否真的能讓它工作。這就像科幻小說一樣。

該技術通過使用晶體將LIGO4公里長的真空管中的單個雜散光子轉化為兩個能量較低的糾纏光子。

這些光子與照入隧道的激光束相互作用，以所需的方式擠壓激光。當引力波隆隆通過時，這些激光束會以這樣一種方式晃動，以至于可以在另一端拾取運動。

新的頻率相關擠壓技術通過交替擠壓光線的方式工作，從而使較高和較低的頻率都被放大。自LIGO目前的觀測運行于5月開始以來，它一直在運行，并且可能會在觀測運行結束之前安裝在意大利的Virgo探測器中。

這意味著我們可能會看到黑洞和中子星我們在更廣闊的宇宙中觀察到的碰撞。

“我們終于利用了我們的引力宇宙，”麻省理工學院的物理學家麗莎·巴索蒂說.“在未來，我們可以進一步提高我們的靈敏度。我想看看我們能把它推多遠。

該研究將發表在物理回顧 X.

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