2021 Fiscal Year Annual Research Report
Beating the standard quantum limit with broadband quantum locking for the space gravitational wave detector DECIGO
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19H01924
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
川村 静児 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (40301725)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 原始重力波 / DECIGO / 量子ロッキング / 標準量子限界 / 光バネ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、スペース重力波アンテナDECIGOが、宇宙誕生直後のインフレーションの期間に生成された原始重力波の検出をより確実に行えるように、我々が考案した、光バネを用いた量子ロッキングの有効性を実証し、DECIGOの目標感度を改善することである。前年度までに、理論面では、光バネを組み込んだ量子ロッキングの量子雑音のシミュレーションを行い、設計パラメータの最適化を行っていた。また、実験面においては、１枚の鏡を共有する形で２台の光共振器の動作が完了していた。
2021年度には、理論面においては、DECIGOの設計パラメータを量子雑音や熱雑音などの基本的な雑音と白色矮星連星からの重力波雑音を考慮して、信号雑音比を最適化するためのフレームワークを構築しこれを行った。また、輻射圧雑音を全周波数帯域でキャンセルするために、輻射圧雑音の位相をフリップする手法ついて検討し、ビームスプリッターなどを使わない単一光路の条件のもとでは、それが不可能であることを証明した。また、実験面においては、主光共振器と補助光共振器の２台の光共振器に、輻射圧雑音とショットノイズを模擬するために電気的に生成した模擬量子雑音を印加した。そして、２台の光共振器の干渉計出力信号から、平方完成の手法により作り出した合成信号の信号雑音比が、全ての周波数において、２つの信号の信号雑音比の良い方と同じになっており、平方完成が有効に働いていることを確認した。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] First-step experiment for sensitivity improvement of DECIGO: Sensitivity optimization for simulated quantum noise by completing the square2023
Author(s)
Tomohiro Ishikawa, Yuki Kawasaki, Kenji Tsuji, Rika Yamada, Izumi Watanabe, Bin Wu, Shoki Iwaguchi, Ryuma Shimizu, Kurumi Umemura, Koji Nagano, Yutaro Enomoto, Kentaro Komori, Yuta Michimura, Akira Furusawa, and Seiji Kawamura
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Journal Title
Phys. Rev. D
Volume: 107
Pages: 022007
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Reduction of quantum noise using the quantum locking with an optical spring for gravitational wave detectors2021
Author(s)
Rika Yamada, Yutaro Enomoto, Izumi Watanabe, Koji Nagano, Yuta Michimura, Atsushi Nishizawa, Kentaro Komori, Takeo Naito, Taigen Morimoto, Shoki Iwaguchi, Tomohiro Ishikawa, Masaki Ando, Akira Furusawa, Seiji Kawamura
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Journal Title
Phys. Lett. A
Volume: 402
Pages: 127365
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] スペース重力波アンテナDECIGO計画 (164)：感度向上のための量子ロッキングの検討 92023
Author(s)
石川智浩, 川﨑祐輝, 辻健志, 清水龍真, 梅村来未, Wu Bin, 岩口翔輝, 長野晃士, 榎本雄太郎, 小森健太郎, 道村唯太, 古澤明, 川村静児
Organizer
日本物理学会
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[Presentation] スペース重力波アンテナDECIGO計画(165)：感度向上のための量子ロッキングの検討 102023
Author(s)
梅村来未, 辻健志, 石川智浩, 清水龍真, Wu Bin, 岩口翔輝, 川﨑祐輝, 長野晃士, 榎本雄太郎, 小森健太郎, 道村唯太, 古澤明, 川村静児
Organizer
日本物理学会
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[Presentation] スペース重力波アンテナDECIGO計画(166)：感度向上のための量子ロッキングの検討 112023
Author(s)
辻健志, 梅村来未, 石川智浩, 清水龍真, Wu Bin, 岩口翔輝, 川﨑祐輝, 長野晃士, 榎本雄太郎, 小森健太郎, 道村唯太, 古澤明, 川村静児
Organizer
日本物理学会
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[Presentation] スペース重力波アンテナDECIGO計画(144)：感度向上のための量子ロッキングの検討 52022
Author(s)
石川智浩, 渡辺泉実, 岩口翔輝, Wu Bin, 川﨑祐輝, 清水龍真, 長野晃士, 榎本雄太郎, 小森健太郎, 道村唯太, 古澤明, 川村静児
Organizer
日本物理学会
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[Presentation] Current Status of Quantum Locking Experiment for Space Gravitational Wave Antenna DECIGO2022
Author(s)
Tomohiro Ishikawa, I. Watanabe, S. Iwaguchi, B. Wu, Y. Kawasaki, R. Shimizu, K. Nagano, Y. Enomoto, K. Komori, Y. Michimura, A. Furusawa, S. Kawamura
Organizer
Gravitational Wave Advanced Detector Workshop
Int'l Joint Research
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[Presentation] スペース重力波アンテナDECIGO計画 (153)：感度向上のための量子ロッキングの検討 72022
Author(s)
辻健志, 石川智浩, 川﨑祐輝, Wu Bin, 岩口翔輝, 清水龍真, 梅村来未, 長野晃士, 榎本雄太郎, 小森健太郎, 道村唯太, 古澤明, 川村静児
Organizer
日本物理学会
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[Presentation] スペース重力波アンテナDECIGO計画 (154)：感度向上のための量子ロッキングの検討 82022
Author(s)
石川智浩, 川﨑祐輝, 辻健志, Wu Bin, 岩口翔輝, 清水龍真, 梅村来未, 長野晃士, 榎本雄太郎, 小森健太郎, 道村唯太, 古澤明, 川村静児
Organizer
日本物理学会
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[Presentation] スペース重力波アンテナDECIGO計画(136)：感度向上のための量子ロッキングの検討32021
Author(s)
渡辺泉実, 石川智浩, 岩口翔輝, Wu Bin, 川崎祐輝, 清水龍真, 榎本雄太郎, 長野晃士, 小森健太郎, 道村唯太, 古澤明, 川村静児
Organizer
日本物理学会
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[Presentation] スペース重力波アンテナDECIGO計画(137)：感度向上のための量子雑音低減の検討12021
Author(s)
石川智浩, 岩口翔輝, Wu Bin, 渡辺泉実, 川﨑祐輝, 清水龍真, 榎本雄太郎, 道村唯太, 古澤明, 横山修一郎, 川村静児
Organizer
日本物理学会
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[Presentation] DECIGO2021
Author(s)
Seiji Kawamura and the DECIGO working group
Organizer
Gravitational wave detection at the Moon Workshop
Int'l Joint Research / Invited
