Quantum correlations between the light and kilogram-mass mirrors of LIGO

The LIGO Scientific Collaboration; Yu, Haocun; McCuller, L.; Tse, M.; Barsotti, L.; Mavalvala, N.; Betzwieser, J.; Blair, C. D.; Dwyer, S. E.; Effler, A.; Evans, M.; Fernandez-Galiana, A.; Fritschel, P.; Frolov, V. V.; Kijbunchoo, N.; Matichard, F.; McClelland, D. E.; McRae, T.; Mullavey, A.; Sigg, D.; Slagmolen, B. J. J.; Whittle, C.; Buikema, A.; Chen, Y.; Corbitt, T. R.; Schnabel, R.; Abbott, R.; Adams, C.; Adhikari, R. X.; Ananyeva, A.; Appert, S.; Arai, K.; Areeda, J. S.; Asali, Y.; Aston, S. M.; Austin, C.; Baer, A. M.; Ball, M.; Ballmer, S. W.; Banagiri, S.; Barker, D.; Bartlett, J.; Berger, B. K.; Bhattacharjee, D.; Billingsley, G.; Biscans, S.; Blair, R. M.; Bode, N.; Booker , P.; Bork, R.; Bramley, A.; Brooks, A. F.; Brown, D. D.; Cahillane, C.; Cannon, K. C.; Chen, X.; Ciobanu, A. A.; Clara, F.; Cooper, S. J.; Corley, K. R.; Countryman, S. T.; Covas, P. B.; Coyne, D. C.; Datrier, L. E. H.; Davis, D.; Di Fronzo, C.; Dooley, K. L.; Driggers, J. C.; Dupej, P.; Etzel, T.; Evans, T. M.; Feicht, J.; Fulda, P.; Fyffe, M.; Giaime, J. A.; Giardina, K. D.; Godwin, P.; Goetz, E.; Gras, S.; Gray, C.; Gray, R.; Green, A. C.; Gupta, Anchal; Gustafson, E. K.; Gustafson, R.; Hanks, J.; Hanson, J.; Hardwick, T.; Hasskew, R. K.; Heintze, M. C.; Helmling-Cornell, A. F.; Holland, N. A.; Jones, J. D.; Kandhasamy, S.; Karki, S.; Kasprzack, M.; Kawabe, K.; King, P. J.; Kissel, J. S.; Kumar, Rahul; Landry, M.; Lane, B. B.; Lantz, B.; Laxen, M.; Lecoeuche, Y. K.; Leviton, J.; Liu, J.; Lormand, M.; Lundgren, A. P.; Macas, R.; MacInnis, M.; Macleod, D. M.; Mansell, G. L.; Márka, S.; Márka, Z.; Martynov, D. V.; Mason, K.; Massinger, T. J.; McCarthy, R.; McCormick, S.; McIver, J.; Mendell, G.; Merfeld, K.; Merilh, E. L.; Meylahn, F.; Mistry, T.; Mittleman, R.; Moreno, G.; Mow-Lowry, C. M.; Mozzon, S.; Nelson, T. J. N.; Nguyen, P.; Nuttall, L. K.; Oberling, J.; Oram, Richard J.; Osthelder, C.; Ottaway, D. J.; Overmier, H.; Palamos, J. R.; Parker, W.; Payne, E.; Pele, A.; Perez, C. J.; Pirello, M.; Radkins, H.; Ramirez, K. E.; Richardson, J. W.; Riles, K.; Robertson, N. A.; Rollins, J. G.; Romel, C. L.; Romie, J. H.; Ross, M. P.; Ryan, K.; Sadecki, T.; Sanchez, E. J.; Sanchez, L. E.; Saravanan, T. R.; Savage, R. L.; Schaetzl, D.; Schofield, R. M. S.; Schwartz, E.; Sellers, D.; Shaffer, T.; Smith, J. R.; Soni, S.; Sorazu, B.; Spencer, A. P.; Strain, K. A.; Sun, L.; Szczepańczyk, M. J.; Thomas, M.; Thomas, P.; Thorne, K. A.; Toland, K.; Torrie, C. I.; Traylor, G.; Urban, A. L.; Vajente, G.; Valdes, G.; Vander-Hyde, D. C.; Veitch, P. J.; Venkateswara, K.; Venugopalan, G.; Viets, A. D.; Vo, T.; Vorvick, C.; Wade, M.; Ward, R. L.; Warner, J.; Weaver, B.; Weiss, R.; Willke, B.; Wipf, C. C.; Xiao, L.; Yamamoto, H.; Yu, Hang; Zhang, L.; Zucker, M. E.; Zweizig, J.

doi:10.1038/s41586-020-2420-8

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Quantum correlations between the light and kilogram-mass mirrors of LIGO

The LIGO Scientific Collaboration, Yu, H., McCuller, L., Tse, M., Barsotti, L., Mavalvala, N., et al. (2020). Quantum correlations between the light and kilogram-mass mirrors of LIGO. Nature, 583, 43-47. doi:10.1038/s41586-020-2420-8.

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The LIGO Scientific Collaboration, Autor
Yu, Haocun, Autor
McCuller, L., Autor
Tse, M., Autor
Barsotti, L., Autor
Mavalvala, N., Autor
Betzwieser, J., Autor
Blair, C. D., Autor
Dwyer, S. E., Autor
Effler, A., Autor
Evans, M., Autor
Fernandez-Galiana, A., Autor
Fritschel, P., Autor
Frolov, V. V., Autor
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Matichard, F., Autor
McClelland, D. E., Autor
McRae, T., Autor
Mullavey, A., Autor
Sigg, D., Autor
Slagmolen, B. J. J., AutorWhittle, C., AutorBuikema, A., AutorChen, Y., AutorCorbitt, T. R., AutorSchnabel, R., AutorAbbott, R., AutorAdams, C., AutorAdhikari, R. X., AutorAnanyeva, A., AutorAppert, S., AutorArai, K., AutorAreeda, J. S., AutorAsali, Y., AutorAston, S. M., AutorAustin, C., AutorBaer, A. M., AutorBall, M., AutorBallmer, S. W., AutorBanagiri, S., AutorBarker, D., AutorBartlett, J., AutorBerger, B. K., AutorBhattacharjee, D., AutorBillingsley, G., AutorBiscans, S., AutorBlair, R. M., AutorBode, N.¹, Autor Booker , P.¹, AutorBork, R., AutorBramley, A., AutorBrooks, A. F., AutorBrown, D. D., AutorCahillane, C., AutorCannon, K. C., AutorChen, X., AutorCiobanu, A. A., AutorClara, F., AutorCooper, S. J., AutorCorley, K. R., AutorCountryman, S. T., AutorCovas, P. B., AutorCoyne, D. C., AutorDatrier, L. E. H., AutorDavis, D., AutorDi Fronzo, C., AutorDooley, K. L., AutorDriggers, J. C., AutorDupej, P., AutorEtzel, T., AutorEvans, T. M., AutorFeicht, J., AutorFulda, P., AutorFyffe, M., AutorGiaime, J. A., AutorGiardina, K. D., AutorGodwin, P., AutorGoetz, E., AutorGras, S., AutorGray, C., AutorGray, R., AutorGreen, A. C., AutorGupta, Anchal, AutorGustafson, E. K., AutorGustafson, R., AutorHanks, J., AutorHanson, J., AutorHardwick, T., AutorHasskew, R. K., AutorHeintze, M. C., AutorHelmling-Cornell, A. F., AutorHolland, N. A., AutorJones, J. D., AutorKandhasamy, S., AutorKarki, S., AutorKasprzack, M., AutorKawabe, K., AutorKing, P. J., AutorKissel, J. S., AutorKumar, Rahul, AutorLandry, M., AutorLane, B. B., AutorLantz, B., AutorLaxen, M., AutorLecoeuche, Y. K., AutorLeviton, J., AutorLiu, J.¹, Autor Lormand, M., AutorLundgren, A. P., AutorMacas, R., AutorMacInnis, M., AutorMacleod, D. M., AutorMansell, G. L., AutorMárka, S., AutorMárka, Z., AutorMartynov, D. V., AutorMason, K., AutorMassinger, T. J., AutorMcCarthy, R., AutorMcCormick, S., AutorMcIver, J., AutorMendell, G., AutorMerfeld, K., AutorMerilh, E. L., AutorMeylahn, F.¹, Autor Mistry, T., AutorMittleman, R., AutorMoreno, G., AutorMow-Lowry, C. M., AutorMozzon, S., AutorNelson, T. J. N., AutorNguyen, P., AutorNuttall, L. K., AutorOberling, J., AutorOram, Richard J., AutorOsthelder, C., AutorOttaway, D. J., AutorOvermier, H., AutorPalamos, J. R., AutorParker, W., AutorPayne, E., AutorPele, A., AutorPerez, C. J., AutorPirello, M., AutorRadkins, H., AutorRamirez, K. E., AutorRichardson, J. W., AutorRiles, K., AutorRobertson, N. A., AutorRollins, J. G., AutorRomel, C. L., AutorRomie, J. H., AutorRoss, M. P., AutorRyan, K., AutorSadecki, T., AutorSanchez, E. J., AutorSanchez, L. E., AutorSaravanan, T. R., AutorSavage, R. L., AutorSchaetzl, D., AutorSchofield, R. M. S., AutorSchwartz, E., AutorSellers, D., AutorShaffer, T., AutorSmith, J. R., AutorSoni, S., AutorSorazu, B., AutorSpencer, A. P., AutorStrain, K. A., AutorSun, L., AutorSzczepańczyk, M. J., AutorThomas, M., AutorThomas, P., AutorThorne, K. A., AutorToland, K., AutorTorrie, C. I., AutorTraylor, G., AutorUrban, A. L., AutorVajente, G., AutorValdes, G., AutorVander-Hyde, D. C., AutorVeitch, P. J., AutorVenkateswara, K., AutorVenugopalan, G., AutorViets, A. D., AutorVo, T., AutorVorvick, C., AutorWade, M., AutorWard, R. L., AutorWarner, J., AutorWeaver, B., AutorWeiss, R., AutorWillke, B.¹, Autor Wipf, C. C., AutorXiao, L., AutorYamamoto, H., AutorYu, Hang, AutorZhang, L., AutorZucker, M. E., AutorZweizig, J., Autor mehr..

Affiliations:
1Laser Interferometry & Gravitational Wave Astronomy, AEI-Hannover, MPI for Gravitational Physics, Max Planck Society, ou_24010

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Schlagwörter: Quantum Physics, quant-ph, Astrophysics, Instrumentation and Methods for Astrophysics, astro-ph.IM

Zusammenfassung: Measurement of minuscule forces and displacements with ever greater precision
encounters a limit imposed by a pillar of quantum mechanics: the Heisenberg
uncertainty principle. A limit to the precision with which the position of an
object can be measured continuously is known as the standard quantum limit
(SQL). When light is used as the probe, the SQL arises from the balance between
the uncertainties of photon radiation pressure imposed on the object and of the
photon number in the photoelectric detection. The only possibility surpassing
the SQL is via correlations within the position/momentum uncertainty of the
object and the photon number/phase uncertainty of the light it reflects. Here,
we experimentally prove the theoretical prediction that this type of quantum
correlation is naturally produced in the Laser Interferometer
Gravitational-wave Observatory (LIGO). Our measurements show that the quantum
mechanical uncertainties in the phases of the 200 kW laser beams and in the
positions of the 40 kg mirrors of the Advanced LIGO detectors yield a joint
quantum uncertainty a factor of 1.4 (3dB) below the SQL. We anticipate that
quantum correlations will not only improve gravitational wave (GW)
observatories but all types of measurements in future.

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Datum: Erstellt: 2020-02-04Erschienen: 2020

Publikationsstatus: Erschienen

Seiten: -

Ort, Verlag, Ausgabe: -

Inhaltsverzeichnis: -

Art der Begutachtung: -

Identifikatoren: arXiv: 2002.01519
URI: http://arxiv.org/abs/2002.01519
DOI: 10.1038/s41586-020-2420-8

Art des Abschluß: -

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Titel: Nature

Genre der Quelle: Zeitschrift

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Ort, Verlag, Ausgabe: -

Seiten: - Band / Heft: 583 Artikelnummer: - Start- / Endseite: 43 - 47 Identifikator: -

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