First Demonstration of 6 dB Quantum Noise Reduction in a Kilometer Scale Gravitational Wave Observatory.


Journal

Physical review letters
ISSN: 1079-7114
Titre abrégé: Phys Rev Lett
Pays: United States
ID NLM: 0401141

Informations de publication

Date de publication:
29 Jan 2021
Historique:
received: 22 06 2020
accepted: 04 01 2021
entrez: 12 2 2021
pubmed: 13 2 2021
medline: 13 2 2021
Statut: ppublish

Résumé

Photon shot noise, arising from the quantum-mechanical nature of the light, currently limits the sensitivity of all the gravitational wave observatories at frequencies above one kilohertz. We report a successful application of squeezed vacuum states of light at the GEO 600 observatory and demonstrate for the first time a reduction of quantum noise up to 6.03±0.02  dB in a kilometer scale interferometer. This is equivalent at high frequencies to increasing the laser power circulating in the interferometer by a factor of 4. Achieving this milestone, a key goal for the upgrades of the advanced detectors required a better understanding of the noise sources and losses and implementation of robust control schemes to mitigate their contributions. In particular, we address the optical losses from beam propagation, phase noise from the squeezing ellipse, and backscattered light from the squeezed light source. The expertise gained from this work carried out at GEO 600 provides insight toward the implementation of 10 dB of squeezing envisioned for third-generation gravitational wave detectors.

Identifiants

pubmed: 33576646
doi: 10.1103/PhysRevLett.126.041102
doi:

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Journal Article

Langues

eng

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041102

Auteurs

James Lough (J)

Institut für Gravitationsphysik, Leibniz Universität Hannover and Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut), Callinstraße 38, 30167 Hannover, Germany.

Emil Schreiber (E)

Institut für Gravitationsphysik, Leibniz Universität Hannover and Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut), Callinstraße 38, 30167 Hannover, Germany.

Fabio Bergamin (F)

Institut für Gravitationsphysik, Leibniz Universität Hannover and Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut), Callinstraße 38, 30167 Hannover, Germany.

Hartmut Grote (H)

School of Physics and Astronomy, Cardiff University, The Parade, CF24 3AA, United Kingdom.

Moritz Mehmet (M)

Institut für Gravitationsphysik, Leibniz Universität Hannover and Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut), Callinstraße 38, 30167 Hannover, Germany.

Henning Vahlbruch (H)

Institut für Gravitationsphysik, Leibniz Universität Hannover and Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut), Callinstraße 38, 30167 Hannover, Germany.

Christoph Affeldt (C)

Institut für Gravitationsphysik, Leibniz Universität Hannover and Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut), Callinstraße 38, 30167 Hannover, Germany.

Marc Brinkmann (M)

Institut für Gravitationsphysik, Leibniz Universität Hannover and Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut), Callinstraße 38, 30167 Hannover, Germany.

Aparna Bisht (A)

Institut für Gravitationsphysik, Leibniz Universität Hannover and Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut), Callinstraße 38, 30167 Hannover, Germany.

Volker Kringel (V)

Institut für Gravitationsphysik, Leibniz Universität Hannover and Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut), Callinstraße 38, 30167 Hannover, Germany.

Harald Lück (H)

Institut für Gravitationsphysik, Leibniz Universität Hannover and Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut), Callinstraße 38, 30167 Hannover, Germany.

Nikhil Mukund (N)

Institut für Gravitationsphysik, Leibniz Universität Hannover and Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut), Callinstraße 38, 30167 Hannover, Germany.

Severin Nadji (S)

Institut für Gravitationsphysik, Leibniz Universität Hannover and Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut), Callinstraße 38, 30167 Hannover, Germany.

Borja Sorazu (B)

SUPA, University of Glasgow, Glasgow G12 8QQ, United Kingdom.

Kenneth Strain (K)

SUPA, University of Glasgow, Glasgow G12 8QQ, United Kingdom.

Michael Weinert (M)

Institut für Gravitationsphysik, Leibniz Universität Hannover and Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut), Callinstraße 38, 30167 Hannover, Germany.

Karsten Danzmann (K)

Institut für Gravitationsphysik, Leibniz Universität Hannover and Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut), Callinstraße 38, 30167 Hannover, Germany.

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