Исследователи смогли повысить чувствительность гравитационной антенны, обойдя одно из накладываемых квантовой механикой ограничений. Главные законы физики вместе с этим нарушены не были, ученые применяли свет в так называемом сжатом состоянии. Физики смогли преодолеть ограничение, известное как стандартный квантовый предел, при определении положения зеркал в сенсора гравитационных волн LIGO. Эта установка, выстроенная в Соединенных Штатах, представляет собой два перпендикулярных тоннеля длиной около 4 км.
В каждом из их проложена труба, из которой откачан атмосфера и по которой проходит лазерный луч. Лучи лазеров отражаются от расположенных в финишах тоннелей зеркал, а позже снова сходятся вместе. За счет явления интерференции лучи либо усиливают, либо ослабляют друг дружку, а величина результата находится в зависимости от пройденного лучами пути.
На теоретическом уровне, такой устройство (интерферометр) должен зафиксировать изменение расстояний меж зеркалами при проходе через установку гравитационной волны, но на практике точность интерферометра до того времени пока через чур мелка.Работа LIGO с две тыщи два по две тыщи 10 год разрешила инженерам и физикам выяснить то, как может быть существенно сделать лучше установку. На данный момент ее перестраивают с учетом новых предложений, исходя из этого международная группа исследователей (включающая служащих физфака МГУ и Института прикладной физики в Нижнем Новгороде) сделала опыт по повышению чувствительности 1-го из сенсоров LIGO выше 1-го из квантовых барьеров и представила его результаты.Ученым удалось преодолеть ограничение, известное как стандартный квантовый предел. Оно являлось следствием другого запрета (которые вместе с этим нарушен не был), связанного с принципом неопределенности Гейзенберга. Принцип неопределенности говорит, что при одновременном измерении 2-ух размеров произведение некорректностей их измерений не может быть меньше определенной константы.
Примером таких одновременных измерений есть определение импульса и координаты зеркала с помощью отраженного фотона.Принцип неопределенности Гейзенберга указывает на то, что с ростом точности определения координаты стремительно падает точность определения скорости.
При облучении зеркала обилием фотонов погрешности в измерении скорости приводят к тому, что становится труднее узнать его смещение и, как следствие, положение в пространстве (толку от огромного количества правильных измерений, которые противоречат друг дружке, не много). Для обхода этого ограничения еще около четверти века вспять было предложено использовать так называемые сжатые состояния света (их, со собственной стороны, взяли в одна тыща девятьсот восемьдесят 5 году), но воплотить идею на практике удалось только не так издавна.Сжатое состояние света характеризуется тем, что разброс (дисперсия) 1-го из характеристик меж фотонами сведен к минимуму.
Большая часть источников света, включая лазеры, такое излучение сделать не могут, но с помощью особенных кристаллов физики обучились получать свет в сжатом состоянии. Луч лазера, проходящий через кристалл с нелинейными оптическими особенностями, подвергается спонтанному параметрическому рассеянию: кое-какие фотоны преобразовываются из 1-го кванта в пару запутанных (квантово коррелированных) частиц.
Этот процесс занимает принципиальное место в передаче и квантовых вычислениях данных по квантовым линиям, но физики смогли приспособить его для получения "сжатого света", разрешающего повысить точность измерений.Ученые проявили, что применение квантово коррелированных фотонов разрешает уменьшить некорректность измерений до величины, которая выше предсказанного соотношением неопределенностей Гейзенберга уровня (потому что это базовый барьер), но меньше стандартного квантового предела, обусловленного сотрудничеством огромного количества личных фотонов. Упростив суть работы, может быть заявить, что запутанные частички из-за связей меж собой ведут себя более согласованно, чем свободные фотоны и поэтому разрешают вернее узнать положение зеркала.Исследователи выделяют, что внесенные ими трансформации существенно подняли чувствительность сенсора гравитационных волн в частотном спектре от 50 до триста герц, что в особенности занимателен астрофизикам. Потому в этом спектре должны, согласно теории, излучаться волны при слиянии мощных объектов: нейтронных звезд или темных дыр.
Поиск гравитационных волн есть одной из более важных задач современной физики, но до того времени пока зарегистрировать их не удается из-за через чур низкой чувствительности имеющейся аппаратуры.