次世代重力波望遠鏡のための光学機械相互作用を用いた標準量子限界超越測定技術の開発

• 研究課題/領域番号: 23K25896
• 補助金の研究課題番号: 23H01200 (2023)
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金 (2024); 補助金 (2023)
• 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: 早稲田大学 (2024); 東京工業大学 (2023)
• 研究代表者: 原田 健一 早稲田大学, グリーン・コンピューティング・システム研究機構, 主任研究員 (00515447)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円); 2025年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2024年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2023年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
• キーワード: 光学機械相互作用 / 量子エレクトロニクス / 重力波望遠鏡 / 重力波 / 非線形光学効果

研究開始時の研究の概要

重力波望遠鏡などの微小変位測定において、高周波数帯域の感度の検出限界は散射雑音と輻射圧雑音に起因する標準量子限界(SQL)によって制限されている。
本研究では、懸架鏡で構成されたマイケルソン干渉計と信号リサイクリング共振器の複合干渉計に非線形光学結晶を設置し、外部からポンプ光を入力することによる光パラメトリック増幅によって光ばね効果を増強する。この効果により干渉計のダイナミクスが変更され、光ばねの共振周波数付近でSQLを超える感度を実現することが可能となる。