Comment le "squeezing" quantique aidera le LIGO à détecter plus d'ondes gravitationnelles.
La compression de la lumière améliore les observatoires d'ondes gravitationnelles.
Une mise à niveau d'un tel observatoire, LIGO, exploitant une règle quantique connue sous le nom de principe d'incertitude d'Heisenberg, facilite la détection des ondulations de l'espace-temps qui résultent de certains des événements les plus violents de l'univers.
En conséquence, LIGO devrait détecter jusqu'à 65% de collisions supplémentaires entre des objets massifs tels que les trous noirs et les étoiles à neutrons par rapport à une configuration sans mise à niveau, rapportent les chercheurs dans un prochain numéro de Physical Review X.
Pour rechercher des ondes gravitationnelles, les chercheurs de LIGO s'appuient sur la lumière laser qui se déplace dans un détecteur entre des miroirs placés à quatre kilomètres l'un de l'autre. Cependant, la lumière est soumise à une version du principe d'incertitude d'Heisenberg qui garantit que plus vous en savez sur l'intensité d'un signal lumineux, moins vous en savez sur sa fréquence. Cela limite la capacité des chercheurs à détecter les ondes gravitationnelles.
En 2019, les scientifiques de LIGO ont utilisé le "squeezing" quantique, qui réduit en fait l'incertitude de la fréquence du laser et augmente l'incertitude de son intensité (SN : 2/15/19). Cela a permis aux chercheurs d'augmenter la puissance du laser et d'améliorer la capacité de LIGO à détecter les ondes de fréquences plus élevées. Cependant, augmenter davantage la puissance aurait rendu la mesure des ondes de plus basse fréquence plus difficile en ajoutant un grondement à basse fréquence au signal.
La solution, décrite dans la nouvelle étude, a consisté à utiliser le "squeezing" quantique pour réduire l'incertitude de l'intensité du laser aux basses fréquences, tout en réduisant l'incertitude de fréquence dans les mesures à fréquences plus élevées.
Même les observatoires d'ondes gravitationnelles de prochaine génération bénéficieront de ce nouveau résultat, déclare la physicienne Lisa Barsotti du MIT. "La beauté de cela, c'est que vous pouvez faire les deux. Vous pouvez repousser les limites de ce qui est possible avec la technologie de puissance du laser et de conception du miroir, puis appliquer le squeezing par-dessus tout cela."
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