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Innovative Quantum Noise reduction strategies for GW detectors

研究課題

研究課題/領域番号 21H04476
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分15:素粒子、原子核、宇宙物理学およびその関連分野
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, 特別客員研究員 (90816448)

研究分担者 麻生 洋一  国立天文台, 重力波プロジェクト, 准教授 (10568174)
道村 唯太  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 客員共同研究員 (80747006)
Zhao Yuhang  東京大学, 宇宙線研究所, 特任研究員 (70897834)
研究期間 (年度) 2021-04-05 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
37,050千円 (直接経費: 28,500千円、間接経費: 8,550千円)
2023年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2022年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
2021年度: 19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円)
キーワードquantum noise / gravitational wave / KAGRA / filter cavity / freq. dep. squeezing
研究開始時の研究の概要

At five years from the first detection of a gravitational wave (GW) coming from the collapse of two black holes, almost one hundred more have been detected. To keep pushing this trend, the GW detectors need to be improved. In particular, for all the detectors, especially the Japanese detector KAGRA, the main limitation is its quantum noise. This research will provide crucial information on frequency dependent squeezing, support the development of coupled-cavities control schemes and drive the realization of new techniques to fight one of the most limiting noises in GW detectors.

研究成果の概要

2015年に初めて重力波が検出され、重力波天文学の時代が到来した。この新しい研究分野によって、これまで知られていなかった方法で宇宙を探索できるようになった。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ノイズは、光の量子ノイズである。このノイズを抑制するためには、光の量子的性質を操作して、いわゆるスクイーズド真空状態を作り出すことが必要であり、私たちのグループが2020年に到達した目標である。
このプロジェクトでは、多くのノイズ源に対処し、FDSの応用におけるいくつかの制限を調査することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

With this project, the capability of potentially reducing the quantum noise in gravitational wave detectors has been enhanced. Therefore, the capability of observing our universe via the gravitational wave channel has been increased, providing additional and new information to the general public.

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (12件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Improving the stability of frequency-dependent squeezing with bichromatic control of filter cavity length, alignment, and incident beam pointing2022

    • 著者名/発表者名
      Zhao Y.、Capocasa E.、Eisenmann M.、Aritomi N.、Page M.、Guo Y.、Polini E.、Arai K.、Aso Y.、van Beuzekom M.、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.、Leonardi M.、Barsuglia M.、Flaminio R.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 105 号: 8

    • DOI

      10.1103/physrevd.105.082003

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Demonstration of length control for a filter cavity with coherent control sidebands2022

    • 著者名/発表者名
      Aritomi N.、Zhao Y.、Capocasa E.、Leonardi M.、Eisenmann M.、Page M.、Guo Y.、Polini E.、Tomura A.、Arai K.、Aso Y.、van Beuzekom M.、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 D

      巻: 106 号: 10

    • DOI

      10.1103/physrevd.106.102003

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Status of quantum enhancement for gravitational wave detectors at NAOJ2023

    • 著者名/発表者名
      Michael Page
    • 学会等名
      International Conference on Squeezed States and Uncertainty Relations
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Precision measurements beyond the standard quantum limit for Gravitational Wave Detections2023

    • 著者名/発表者名
      Matteo Leonardi
    • 学会等名
      International Conference on Squeezed States and Uncertainty Relations
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Quantum noise enhancement for gravitational wave detectors: Status of squeezed vacuum research at TAMA and KAGRA2023

    • 著者名/発表者名
      Michael Page
    • 学会等名
      38th International Cosmic Ray Conference
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Status of TAMA Filter Cavity2022

    • 著者名/発表者名
      M. Page
    • 学会等名
      Kagra International Workshop
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Status of squeezing and quantum enhancement for gravitational wave detection at NAOJ2022

    • 著者名/発表者名
      M. Page
    • 学会等名
      iLANCE
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] KAGRA filter cavity project and frequency dependent squeezing experiment at TAMA2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Zhao
    • 学会等名
      iLANCE
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Stats of KAGRA Filter Cavity2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Aso
    • 学会等名
      LIGO-Virgo-KAGRA meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Status of TAMA Filter Cavity2021

    • 著者名/発表者名
      M. Leonardi
    • 学会等名
      LIGO-Virgo-KAGRA meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Demonstration of filter cavity lock with CC sidebands2021

    • 著者名/発表者名
      N. Aritomi
    • 学会等名
      GWADW
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Bichromatic control of filter cavity2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Zhao
    • 学会等名
      GWADW
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Status of TAMA Filter Cavity2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Zhao
    • 学会等名
      KAGRA F2F
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Status of TAMA Filter Cavity2021

    • 著者名/発表者名
      M. Page
    • 学会等名
      LIGO-Virgo-KAGRA meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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