Estimating spacetime fluctuation strength in SU(1,1) and SU(2) interferometers
University of Warwick（华威大学）
本文探究SU(1,1)干涉仪在估计时空涨落强度或关联长度上是否优于SU(2)干涉仪，通过计算两类干涉仪的量子与经典费舍尔信息并对比不同参数区间完成评估。
2026-08-04 gr-qc quant-ph
Response of interferometers to the vacuum of quantum gravity
Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；California Institute of Technology（加州理工学院）
研究量子引力真空波动对干涉仪长度测量的影响，发现有效引力子场理论预测的长度变化极小，无低能区域发散，大波动可能暗示低能量子引力有效理论失效。
2026-04-12 gr-qc hep-ph hep-th
Trade-off between quantum and thermal fluctuations in mirror coatings yields improved sensitivity of gravitational-wave interferometers
提出了一种通过减少核心光学镜反射膜层数来提高激光引力波探测器灵敏度的简单方法。这影响了涂层热噪声的成比例降低，涂层热噪声是干涉仪技术噪声源中最臭名昭著的。这样做的代价是增加的量子噪声，以及对泵浦激光功率和分束器处的功率的高要求。然而，只要这些过程取决于不同的涂层厚度，我们证明了一定的权衡是可能的，产生20-30%的增益（对于不同的引力波信号类型和干涉仪配置），假设激光功率和功率的可行值分束器。
2012-02-29 gr-qc
Broadband limits on stochastic length fluctuations from a pair of table-top interferometers
QUEST实验利用一对共置桌面功率循环迈克尔逊干涉仪，在13-80MHz频段给出随机引力波背景关联长度涨落的首个宽带约束，40MHz处应变灵敏度达3×10^-20 1/√Hz，为当前最灵敏桌面干涉系统。
2025-06-19 gr-qc
Signatures of Correlation of Spacetime Fluctuations in Laser Interferometers
University of Warwick（华威大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）
本文研究了激光干涉仪中时空波动相关性的特征，通过分析不同干涉仪几何结构和信号特性，为识别和检测时空波动提供了方法和实验依据。
2025-05-28 gr-qc physics.ins-det physics.optics
Analytical Estimate of Atmospheric Newtonian Noise Generated by Acoustic and Turbulent Phenomena in Laser-Interferometric Gravitational Waves Detectors
我们提出了一个理论估计的大气牛顿噪声由于大气质量密度波动产生的声学和湍流现象，我们确定这种噪声的相关性在激光干涉探测引力波。首先，我们考虑干涉仪测试质量的重力耦合大气密度的波动，由于声波的传播在一个半空间所占据的理想流体界定的无限刚性平面。我们提出了一个分析表达式的频谱的加速度波动的测试质量的干涉仪在实验上获得的频谱的压力波动。第二，我们考虑干涉仪测试质量的重力耦合到大气密度的波动，由于在湍流莱特希尔过程中产生的声波的传播。我们提出了一个分析表达式-在傅立叶空间-频谱的加速度波动的测试质量的干涉仪。最后，我们讨论了这些噪声源的相关性，在引力波的检测牛顿大气噪声的估计谱密度在这里考虑的VIRGO探测器的预期灵敏度曲线进行比较。
2009-12-16 gr-qc
On the origin of the LIGO "mystery" noise and the high energy particle physics desert
量子理论最普遍存在的特征之一是其基态存在零点涨落。对于大质量的量子场，这些涨落与普通场论中的红外观测值是解耦的。然而，在量子引力中没有“解耦定理”，我们最近证明了大质量量子场的真空应力涨落产生了由$\sim$质量$^5$/普朗克单位频率给出的度规涨落的红色光谱。我表明，这个信号是一致的，与报告的未归因的持续噪声，或“神秘”的噪音，在激光干涉引力波天文台（LIGO），粒子物理学的标准模型。如果这种解释是正确的，那么它意味着：1）这将是所有引力波干涉仪的基本不可约噪声，2）没有比标准模型更重的基本弱耦合大质量粒子。
2019-11-21 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Measurement of Quantum Fluctuations in Geometry
事件的相对时空位置的量子不确定性的一种特殊形式是从普朗克波长辐射可能的测量极限导出的。不确定性预测波动从一个经典定义的几何形状的形式“全息噪声”，其空间特征，绝对归一化和频谱预测没有参数。噪声具有独特的横向空间剪切特征，以及由普朗克时间给出的平坦功率谱密度。由于反射事件的相对位置的不确定性，干涉仪信号显示噪声。噪声对应于相位偏移随时间的累积，其模仿改变波前取向的那些光学元件的随机游走。它只出现在比较横向位置的测量中，而在纯粹的径向位置测量中根本不出现。全息噪声的下限来自引力熵的协变上限。预测的全息噪声谱估计是可比的，在目前运行的干涉仪GEO600的测量噪声。由于其横向特性，全息噪声相对于其他干涉仪设计中的引力波效应有所减少，例如LIGO，其中光束功率在分束器中比在臂中小得多。
2008-03-24 astro-ph gr-qc hep-ph
Interferometer Constraints on the Inflationary Field Content
暴胀的能量尺度可以高达$10^{14}\,{\rm GeV}$，它可能是高能物理学的一个独特的探测器。在早期加速膨胀过程中产生的标量和张量涨落都包含了有关原始宇宙粒子含量的关键信息。地面和空间干涉仪的出现，使我们能够探测原始物理的长度尺度远小于目前的CMB约束。单场慢卷暴胀的一个关键预测是红倾斜的引力波谱，目前在干涉仪尺度上无法实现。干涉仪直接探测偏离最小场景的暴胀物理，特别是与暴胀子场有相当大耦合的额外粒子含量。我们在这里采用一个有效的描述这样的领域，并专注于额外的自旋2场的情况下。我们发现，一个依赖于时间的螺旋度-2模式的声速可以产生原始的引力波与蓝倾斜的频谱，潜在的可检测的干涉仪尺度。
2020-08-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Experimental limits for low-frequency space-time fluctuations from ultrastable optical resonators
有人提出，时空可能因为其内在的量子性质而经历波动。这些涨落将对以任意精度测量距离的能力造成根本限制，超出标准量子力学的任何限制。最近有人提出激光干涉仪适合于寻找时空涨落的存在。在这里，我们提出了一个非常低的波动频率的时空波动的搜索结果，在1微赫兹至0.5赫兹的范围内。使用了由蓝宝石制成并在低温下工作的刚性光学干涉仪。我们发现，在6微Hz处，归一化距离噪声谱密度的上限为1.10^-24 Hz^-1，在5 mHz以上，上限为1.10^-28 Hz^-1，并为最近提出的随机游走假设的参数建立了一个实验极限。
2004-01-26 gr-qc
The dependence of test-mass thermal noises on beam shape in gravitational-wave interferometers
在第二代地基干涉引力波探测器（如Advanced LIGO）中，预期频率为$f \sim 40$ Hz至$\sim 200$ Hz的主要噪声是由于反射镜基板和涂层中的热波动引起的镜面形状的随机波动。激光束对这些波动进行平均;光束越大，其光功率分布越平坦，平均效果越好，产生的热噪声越低。在半无限镜中，光束形状对四种主要类型的热噪声（涂层布朗、涂层热弹性、基底布朗和基底热弹性）的影响的标度律已经由各种研究人员提出，并以不同的严格程度推导出来。因为这些比例律是当前优化束流形状研究的重要工具，所以加强我们对它们的理解是很重要的。本文（1）总结了先前的工作和先前分析中的差距，（2）给出了所有四个标度律的统一和严格的推导，（3）依赖于J. J. Basti的工作，探索了由于有限的反射镜尺寸而导致的标度律偏差。
2007-04-21 gr-qc
Effects of Mirror Aberrations on Laguerre-Gaussian Beams in Interferometric Gravitational-Wave Detectors
反射镜表面的布朗热涨落是光学干涉仪灵敏度的基本限制。这种热噪声可以通过使用较大的光束来减少，这些光束可以“平均”表面的随机波动。先前已经提出，可以使用更宽、更高阶的拉盖尔-高斯模式来利用这种效应。在这篇文章中，我们表明，敏感性的空间缺陷的镜子的表面限制了这种方法的有效性，在干涉仪用于引力波探测。还讨论了降低这种敏感性的可能方法。
2011-10-12 gr-qc
Extracting electromagnetic signatures of spacetime fluctuations
本文提出通过电磁场关联测量识别时空度规涨落效应的形式体系，并利用 Michelson 干涉仪数据约束真空折射率随机涨落模型，所得界限强于既有天文观测限制。
2024-01-13 gr-qc quant-ph
Angular Noise in Gravitational Wave Detectors
在引力波干涉仪中，悬置反射镜的角度起伏是探测器锁定和运行的噪声源。我们在这里描述这些波动的一些来源和方法，估计其数量级。
2001-02-11 gr-qc
Dephasing of entangled atoms as an improved test of quantum gravity
在最近的一篇文章中，Wang et al.（Class.量子重力23（2006）L59）证明了粒子的相位由于与共形引力场的随机偏差的相互作用而波动。此外，他们还证明了原子干涉仪对这些波动很敏感，并且可以通过足够灵敏的干涉仪来实现对普朗克尺度效应的灵敏度。在本文中，我们证明了一类纠缠态，N原子Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态，提供了比原子干涉仪更好的缩放，目前的实验能够在这一领域产生重大影响。我们概述了一个实验，它使用原子束的铷原子激发到里德堡态。原子在高品质因数微波谐振器中进行受控碰撞，其顺序使得所产生的状态对共形场波动高度敏感。我们表明，一个显着的进步的灵敏度是可能的。
2009-05-05 gr-qc quant-ph
Thermo-refractive and thermo-chemical noise in the beamsplitter of GEO600 gravitational-wave interferometer
Braginsky、Gorodetsky和Vyatchanin已经证明，热折射涨落是干涉引力波探测器中噪声的重要来源。特别是，在GEO600分束器的热折射噪声预计将作出重大贡献的干涉仪的总噪声预算。在这里，我们提出了一个新的计算的GEO600热折射噪声，考虑到光束的椭圆形的轮廓，更重要的是，激光束在分束器中诱导一个驻波电磁波的事实。与先前的估计相比，使用更新的参数导致在GEO600频带的低频部分中计算出的噪声幅度的总体减小约5倍。我们还发现，与以前的计算相比，热折射波动导致白噪声在600 Hz和39 MHz之间，在$8.5\cdot 10^{-24}$ Hz $^{-1/2}$的水平。最后，我们描述了一种新型的热噪声，我们称之为热化学噪声。这是由光学活性化学杂质或结构缺陷沿驻波陡峭强度梯度方向的随机运动引起的。我们讨论了潜在的相关性的热化学噪声GEO600。
2009-07-06 astro-ph.IM gr-qc physics.optics
Interferometric Tests of Planckian Quantum Geometry Models
普朗克尺度量子几何效应对干涉仪测量的影响是用标准物理学估计的，并提出了各种扩展。结果表明，在正则量子化引力的标准场论中，这种效应可以忽略不计。统计噪声水平估计在各种建议的非标准度量波动，这些替代品的约束使用上界随机度量波动LIGO。几个干涉仪系统架构的理想化模型被用来预测信号噪声谱的量子几何形状，不能被描述的波动度量，其中位置噪声产生的全息边界上的方向信息。在这种情况下的预测被证明是接近当前和预计的实验界限。
2016-06-27 gr-qc hep-th quant-ph
Vacuum fluctuations and balanced homodyne detection through ideal multi-mode photon number or power counting detectors
详细分析了平衡零差探测作为引力波探测器的读出方案，它规定了在探测中直接测量的量子算符。本规范是将量子测量理论应用于引力波探测所必需的。我们澄清的贡献真空涨落的噪声谱密度，而不使用双光子配方。我们发现，在双光子配方的噪声谱密度包括真空波动的主要干涉仪，但不包括那些从本地振荡器，这取决于直接测量的运营商。
2021-01-28 gr-qc quant-ph
Interferometric Constraints on Spacelike Coherent Rotational Fluctuations
精确测量的交叉频谱的旋转引起的差分位置位移在一对共处39米长，高功率迈克耳孙干涉仪。每个干涉仪的一个臂在其中点附近弯曲$90^{\circ}$，以获得对围绕垂直于仪器平面的轴的旋转的灵敏度。该仪器实现了在宽频带中的空间相关信号的量子限制感测，所述宽频带延伸超过装置的3.9MHz逆光行进时间。对于具有带宽$Δf > 10\;\mathrm{kHz}$的平稳信号，对经典或外来起源的旋转引起的应变$h$的灵敏度超过$\mathrm{CSD}_{δh} < t_P / 2$，其中$t_P = 5.39 \times 10^{-44}\;\mathrm{s}$是普朗克时间。这种测量被用来约束时空的非局部相干旋转自由度的半经典模型，这已经被证明是在全息量子几何中出现的，但在经典度规中不存在。
2021-05-19 gr-qc hep-ex physics.ins-det
Investigating the environmental dependence of ultralight scalar dark matter with atom interferometers
研究了超轻标量暗物质与标准模型粒子线性相互作用的环境依赖性。DM场的解是宇宙谐振荡项和局域指数涨落项之和。第一项的振幅取决于局部DM密度和DM场的质量。第二项是由物质的局部分布引起的，例如地球。它不仅取决于地球的质量，也取决于地球的密度。然后，通过求解原子的运动轨迹，计算了DM场在原子干涉仪中引起的相移。特别地，计算了由DM场引起的违反弱等效原理（WEP）的AI信号。取决于DM耦合参数的值，DM场的第一项和第二项对WEP违反的贡献可以是相当的，或者一个大于另一个。最后，我们给出了一些约束DM耦合参数从地面原子WEP测试的结果。
2022-04-28 gr-qc physics.atom-ph
Stochastic Fluctuations and Brownian Motion Detection of Gravitons
本研究提出一种通过复刻布朗运动实验探测引力子的方法，利用大量引力子的随机引力噪声使检验粒子产生布朗运动位移，可借助先进干涉仪技术的引力波实验实现探测，并探讨了降噪问题。
2025-01-14 gr-qc quant-ph
