2015年9月，位于美国的激光干与重力波观测仪（LIGO）首次探测到引力波，验证了爱因斯坦提出的“百年猜测”，人类天文学开启了“引力波期间”。
日前，来自麻省理工学院、加州理工学院、澳年夜利亚国立年夜学的联合团队在《物理评论快报》撰文披露，他们为LIGO安装了名为“量子真空压缩器”的奥秘武器，使其探测才能显著晋升。据麻省理工学院民间报导，本年4月以来，在该装备的“加成”下，LIGO已经经数十次捕捉引力波旌旗灯号。
量子噪声滋扰LIGO丈量
LIGO使用“L”型的探测器来感知引力波。每一个探测器由两个2.5英里（约4千米）长、互相垂直的“长臂”——真空管构成。光源发射一束激光，颠末分光镜后分红两半，各自入进一条长臂，并经由过程其结尾的反射镜反射后原路返归。
凭据激光干与原理，这两束同时返归的激光将互相对消，探测器接管不到旌旗灯号。但当引力波撞击地球时，它会扭曲时空——短暂地使LIGO“一条胳膊长、一条胳膊短”，这类有节拍的拉伸以及挤压变形始终延续到引力波经由过程为止。此时，两束激光没法同时返归，不会互相对消，探测器将接管到返归的闪光旌旗灯号。
可是，“抱负很饱满，实际很骨感”。正如麻省理工学院研究生、论文次要作者玛吉·谢所说，激光并不是一连的光流，而是由单个光子构成的喧闹排队，每一个光子都遭到真空颠簸的影响。光子均匀“准时”达到探测器，但有些很早，有些很晚，造成一条有必定宽度的“钟形曲线”。
当引力波颠末时，LIGO手臂的长度变革不到质子宽度的万分之一。探测体系要足够敏感能力正确丈量激光旌旗灯号，这致使部门未准时达到的光子也会形成闪光，发生假的引力波旌旗灯号，这就是所谓的“量子噪声”。
为了不“报假警”，LIGO设定只有手臂长度变革超越量子噪声范畴才果断为引力波到来，这无疑限定了它对间隔更遥、强度更弱的引力波探测。
量子压缩减小量子噪声
量子压缩是20世纪80年月提出的观点，其根基思想是量子真空噪声可以暗示为沿相位以及振幅两个主轴的不肯定性球。这个球体就像一个应力球，可以被压缩。假设沿相位轴紧缩球体，相位状况的不肯定性，也就是光子达到时间的不肯定性将减小，但振幅状况的不肯定性，也就是光子达到数目的不肯定性将增长。
因为时间不肯定性是LIGO量子噪声的次要影响身分，以是，沿相位标的目的压缩可使探测器对引力波加倍敏感。麻省理工学院的研究团队从15年前就起头设计“量子真空压缩器”，以揭示更强劲、更远遥的引力波旌旗灯号。2010年，初期的压缩器在位于汉福德的探测器长进行测试，取患了必定的结果。
之后，研究职员慢慢改良“量子真空压缩器”。其焦点是一个光学参量振荡器，它是一个胡蝶结外形的装配，中间是一小块晶体，附近由反射镜包抄。激光经由过程晶体原子时，其光子的振幅以及相位将从新分列，以到达“压缩”真空，减小光子达到时间颠簸的目的。
安装“量子真空压缩器”后，LIGO的探测间隔延伸15%、跨越4亿光年，引力波的发明速率无望提高50%，到达每一周均可能发明新引力波的阶段。LIGO的“共事”、位于意年夜利的“童贞座”（Virgo）引力波探测器也已经经安装雷同装备，探测间隔提高5%—8%，引力波发明速率增长16%—26%。别的，压缩器有助于切确定位引力波源的位置，利便天文学家入行后续观测。
麻省理工学院卡弗里天体物理学与空间研究所首席迷信家丽莎·巴索蒂透露，因为这次改良，LIGO的下一次进级可以将引力波探测速率提高5倍以上。
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