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Broadband quantum noise reduction via EPR squeezing

研究課題

研究課題/領域番号 18H01235
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分15020:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する実験
研究機関国立天文台

研究代表者

LEONARDI MATTEO  国立天文台, 重力波プロジェクト, 助教 (90816448)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2020年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2019年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2018年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
キーワードfreq. dep. squeezing / filter cavity / quantum optics / gravitational wave / KAGRA / frequency dep. squeezing / Quantum Optics / Gravitational Wave
研究成果の概要

2015年に重力波が初めて検出されたことで、重力波天文学の時代が始まった。重力波の検出数を増やすためには、重力波検出器の感度を向上させる必要がある。重力波検出器の感度を制限する最も基本的な雑音は、光の量子雑音である。このノイズを抑制するためには、光の量子的な性質を操作して、スクイーズド真空場と呼ばれる状態を作る必要がある。
本研究では重力波検出器に適応可能な周波数依存スクイーズド真空場の生成に世界で初めて成功した。この成果はPhysical Review Letter誌のハイライト論文に選ばれ、プレスリリースも行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

重力波天文学という新しい研究分野では今後、人類の宇宙に対する理解を深める多くの発見が期待されている。この研究分野を発展させるためには、重力波検出器を改良する必要がある。本研究では、「スクイーズド真空場」と呼ばれる量子状態を低周波で操作することに初めて成功した。この技術は、より多くの重力波イベントの検出につながるだけでなく、光の量子性に関する我々の理解を深めることにもなる。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 10件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Frequency-Dependent Squeezed Vacuum Source for Broadband Quantum Noise Reduction in Advanced Gravitational-Wave Detectors2020

    • 著者名/発表者名
      Zhao Y.、Aritomi N.、Capocasa E.、Leonardi M.、Eisenmann M.、Guo Y.、Polini E.、Tomura A.、Arai K.、Aso Y.、Huang Y.-C.、Lee R.-K.、Lueck H.、Miyakawa O.、Prat P.、Shoda A.、Tacca M.、Takahashi R.、Vahlbruch H.、Vardaro M.、Wu C.-M.、Barsuglia M.、Flaminio R.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 124 号: 17 ページ: 171101-171101

    • DOI

      10.1103/physrevlett.124.171101

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Control of a filter cavity with coherent control sidebands2020

    • 著者名/発表者名
      Aritomi Naoki、Leonardi Matteo、Capocasa Eleonora、Zhao Yuhang、Flaminio Raffaele
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 102 号: 4 ページ: 042003-042003

    • DOI

      10.1103/physrevd.102.042003

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of optical losses in a high-finesse 300 m filter cavity for broadband quantum noise reduction in gravitational-wave detectors2018

    • 著者名/発表者名
      E. Capocasa, Y. Guo, M. Eisenmann, Y. Zhao, A. Tomura, K. Arai, Y. Aso, M. Marchio, L. Pinard, P. Prat, K. Somiya, R. Schnabel, M. Tacca, R. Takahashi, D. Tatsumi, M. Leonardi, M. Barsuglia, and R. Flaminio
    • 雑誌名

      Phys. Rev. D

      巻: 98 号: 2 ページ: 022010-022010

    • DOI

      10.1103/physrevd.98.022010

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] KAGRA Filter Cavity development2021

    • 著者名/発表者名
      Matteo Leonardi
    • 学会等名
      Ligo-Virgo-Kagra meeting (March 2021)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] New Control Scheme of a Filter Cavity for Gravitational Wave Detectors2021

    • 著者名/発表者名
      Naoki Aritomi
    • 学会等名
      JPS 2021 spring meeting
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Development of a frequency dependent squeezed vacuum source for broadband quantum noise reduction in advanced gravitational-wave detectors2020

    • 著者名/発表者名
      Yuhang Zhao
    • 学会等名
      KAGRA 25th F2F
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Frequency Dependent Squeezing with 300 m filter cavity in TAMA2020

    • 著者名/発表者名
      Naoki Aritomi
    • 学会等名
      KAGRA 25th F2F
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Development of Frequency Dependent Squeezing for Gravitational Wave Detectors (4)2020

    • 著者名/発表者名
      Naoki Aritomi
    • 学会等名
      JPS 2020 autumn meeting
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] PRD1: Filter cavity report2020

    • 著者名/発表者名
      Matteo Leonardi
    • 学会等名
      KAGRA 26th F2F
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Frequency dependent squeezing experiment at NAOJ: status and future2020

    • 著者名/発表者名
      Matteo Leonardi
    • 学会等名
      7th Kagra International Workshop
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Frequency-Dependent Squeezing for Gravitational-Wave Detectors2020

    • 著者名/発表者名
      Naoki Aritomi
    • 学会等名
      7th Kagra International Workshop
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Frequency Dependent Squeezing for Gravitational Wave Detectors2020

    • 著者名/発表者名
      Naoki Aritomi
    • 学会等名
      39th Symposium on Engineering in Astronomy (Jan 2020)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Frequency Dependent Squeezing with 300 m filter cavity for Gravitational Wave Detectors2020

    • 著者名/発表者名
      Naoki Aritomi
    • 学会等名
      2nd CREST QFilter Workshop (Feb 2020)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Frequency-Dependent Squeezed Vacuum Source for Broadband Quantum Noise Reduction in Advanced Gravitational-Wave Detectors2020

    • 著者名/発表者名
      Matteo Leonardi
    • 学会等名
      LIGO-Virgo-KAGRA meeting (Mar 2020)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Status of Frequency Dependent Squeezing Experiment at TAMA2019

    • 著者名/発表者名
      Yuhang Zhao
    • 学会等名
      6th Kagra international workshop
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Status of the frequency-dependent squeezing experiment at TAMA2019

    • 著者名/発表者名
      Yuhang Zhao
    • 学会等名
      Kagra F2F
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Development of Frequency Dependent Squeezing for Gravitational Wave Detectors (2)2019

    • 著者名/発表者名
      Naoki Aritomi
    • 学会等名
      JSP
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Frequency dependent squeezing experiment at TAMA2019

    • 著者名/発表者名
      Matteo Leonardi
    • 学会等名
      GRASS 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Status of the frequency dependent squeezing experiment at TAMA2019

    • 著者名/発表者名
      Eleonora Capocasa
    • 学会等名
      Kagra F2F
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Status of the frequency dependent squeezing experiment at TAMA2019

    • 著者名/発表者名
      Eleonora Capocasa
    • 学会等名
      KAGRA International Workshop (February)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Frequency Dependent Squeezing for Gravitational Wave Detectors2019

    • 著者名/発表者名
      Naoki Aritomi
    • 学会等名
      JPS (March) - Japanese presentation
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Status of the 300m Filter Cavity at TAMA2019

    • 著者名/発表者名
      Marc Eisenmann
    • 学会等名
      LIGO-Virgo Collaboration meeting (March)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Status of Kagra and TAMA300 squeezing experiment2018

    • 著者名/発表者名
      Leonardi Matteo
    • 学会等名
      GRASS 2018 (March)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Status of the frequency dependent squeezing experiment at TAMA2018

    • 著者名/発表者名
      Leonardi Matteo
    • 学会等名
      KAGRA F2F (April)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Status of the frequency dependent squeezing experiment at TAMA2018

    • 著者名/発表者名
      Eleonora Capocasa
    • 学会等名
      GWADW (May)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Status of frequency dependent squeezing experiment at TAMA2018

    • 著者名/発表者名
      Eleonora Capocasa
    • 学会等名
      KAGRA F2F (August)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Status of the 300m Filter Cavity at TAMA2018

    • 著者名/発表者名
      Marc Eisenmann
    • 学会等名
      LIGO-Virgo Collaboration meeting (August)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Overview of the frequency dependent squeezing experiment at TAMA2018

    • 著者名/発表者名
      Yu-hang Zhao
    • 学会等名
      JPS (September)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Overview of filter cavity experiment2018

    • 著者名/発表者名
      Yu-hang Zhao
    • 学会等名
      KAGRA F2F (December)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Status of the frequency-dependent squeezing experiment at TAMA2018

    • 著者名/発表者名
      Chien-Ming Wu
    • 学会等名
      KAGRA F2F (December)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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