LIGO는 어떻게 광학 간섭을 이용해 중력파를 감지했나요?

LIGO가 이렇게 높은 정밀도를 달성할 수 있는 중요한 이유는 압축된 상태광을 사용하기 때문입니다. 이전에는 인간이 만든 간섭계의 정확도가 진공 상태의 변동에 의해 제한되었습니다. 이 한계를 표준 양자 한계(샷 노이즈 한계라고도 함)라고 합니다. 간섭계의 정확도는 입력의 1/1입니다. 빛의 강도는 2의 거듭제곱에 반비례합니다. 그러나 나중에 과학자들은 압축된 상태광을 간섭계에 입력함으로써 표준 양자 한계를 깨뜨릴 수 있다는 것을 발견했습니다. 압축된 상태의 빛은 위상의 불확실성을 압축하고 강도의 불확실성을 증폭시킬 수 있습니다. 반대로 강도의 불확실성을 압축하고 위상의 불확실성을 증폭시킬 수도 있습니다. 위상 불확실성을 압축한 압축 상태광을 간섭계의 한 포트에 입력하면 간섭에 참여하는 두 광선 사이의 위상차의 불확실성을 압축하는 동시에 충돌로 인해 발생하는 압력의 불확실성을 증폭시킬 수 있습니다. 거울을 이용한 광자 운동. 압축된 빛의 위상차의 불확실성으로 인해 간섭계 측정의 정확도가 표준 양자 한계를 초과할 수 있습니다. 자세한 내용은 Phys. Rev. D 23, 1693(1981)을 참조하세요. 동시에 LIGO는 일반적인 Michelson 간섭계가 아닌 Fabry-Perot-Michelson 간섭계를 사용합니다. 가장 큰 차이점은 간섭 암이 광학 공동을 사용하고 빛이 공동 내에서 진동하여 빛의 강도를 증가시킨다는 것입니다. 또한 LIGO는 데이터 수집 및 처리에 있어서도 많은 작업을 수행해 왔습니다(LIGO 팀에는 신호 처리를 전문으로 하는 사람들이 있습니다). 이론적으로 인간의 측정 정확도의 한계는 하이젠베르크의 불확정성 원리에 의해서만 제한됩니다. 하이젠베르크의 불확정성 원리에서 얻은 측정 정확도 한계는 정확도가 빛의 강도에 반비례한다는 것입니다. 이 한계를 하이젠베르크 한계라고 합니다. 기술이 발전함에 따라 LIGO는 이러한 진정한 양자 한계를 향해 나아가고 있습니다.