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量子光学：光とLIGOのキログラム質量の鏡との間の量子相関
Nature 583, 7814 doi: 10.1038/s41586-020-2420-8
非常に小さな力と変位をこれまで以上に高い精度で測定することはハイゼンベルクの不確定性原理によって妨げられており、これが、物体の位置を連続的に測定できる精度に対して、標準量子限界と呼ばれる制限を課している。光をプローブとして使う場合、標準量子限界は、物体にかかる光子放射圧の不確定性と、光電検出における光子数の不確定性の間の釣り合いから生じる。標準量子限界を超える唯一の方法は、物体の位置/運動量不確定性と、物体が反射する光の光子数/位相不確定性との間に相関を導入することである。今回我々は、LIGO（レーザー干渉計重力波観測装置）において、この種の量子相関が自然に形成されるという理論予測を、実験的に確認した。我々は、スクイーズしない場合と、スクイーズした真空状態をさまざまな直交角度で注入した場合に取得した雑音スペクトルを、特性評価して比較した。古典雑音を差し引いた後の今回の測定結果は、200 kWレーザービームの位相とAdvanced LIGO検出器の40 kg鏡の位置の量子力学不確定性から、標準量子限界を約70％（3 dB）下回る結合量子不確定性が生じることを示している。我々は、この量子相関を使うことで、重力波の観測だけでなく、より広範には量子雑音に制限される将来の測定が改善されると予想する。
