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量子光学：室温における可聴周波数帯域の量子反作用の測定
Nature 568, 7752 doi: 10.1038/s41586-019-1051-4
量子力学は、連続測定の精度に基本的な限界を課す。ハイゼンベルクの不確定性原理では、あるオブザーバブル（例えば位置）の測定精度が高くなると、反作用によってその共役変数（例えば運動量）の不確定性が増大するとしている。干渉計重力波検出器では、レーザー出力が大きいほど、ショット雑音（レーザーの量子性によって生じる光子計数誤差）によって生じる位置不確定性が小さくなるが、これは必ず量子輻射圧雑音（QRPN）の形での反作用という代償がある。Advanced LIGO、VIRGO3、KAGRAといった重力波検出器は、いったん設計感度に達すると、10〜100 Hzの周波数でQRPNによって制限されることになる。QRPNを減らして重力波検出器の感度を改善する提案はいくつかあるが、これまでそうしたアイデアを実験的に検証できるプラットフォームはなかった。本論文では、重力波検出器に関係する周波数において、室温でQRPNの広帯域測定を行った結果を示す。得られた雑音スペクトルは、約2〜100 kHzの間でQRPNに起因する効果を示しており、測定されたQRPNの大きさは我々のモデルと一致した。今回の結果から、将来の重力波検出器の感度の改善を目的とした、変分読み出しやスクイーズド光注入などの量子反作用を軽減する手法を調べるテストベッドが得られた。
