2018 Fiscal Year Annual Research Report
Quantum noise reduction in laser interferometric gravitational wave detectors
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17J00973
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
榎本 雄太郎 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | 重力波検出器 / 量子測定 / レーザ干渉計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の大きな目標は、テーブルトップ実験で実証した量子輻射圧雑音の低減技術を実際の大型重力波検出器に導入することである。これは、ミクロな系でしかその性質がみられていない量子力学的現象を、巨視系である大型重力波検出器に適用することで実際の天文学的成果に貢献するという意義のある研究である。この目標の実現のため、大きく分けて次の2つのことを行なった。1つは、共同研究者と共にテーブルトップで量子輻射圧雑音の測定に迫るセットアップを実現した。もう1つは、昨年度から行ってきた大型低温重力波検出器KAGRAプロジェクトでの共同研究を今年度もさらに深く進め、量子雑音低減技術の導入に向け、KAGRAの主干渉計部分の開発を推し進めてきた。特に、主干渉計の動作点引き込み部分の詳細設計・開発・実証に成功した。
それぞれの内容について具体的に記述する。1つめの成果については、共同研究者の小森健太郎氏と協力して行いミリグラムスケールのねじれ振り子の回転モードを用いて量子輻射圧が際立つセットアップを実際に構築し、他の雑音との比べて量子輻射圧雑音が0.14倍となり、量子輻射圧雑音の観測に迫った。
2つめの成果については、補助レーザーを用いたキロメートルスケールの腕共振器の動作点引き込みの方法の詳細設計および開発を行い、実際にKAGRAの1つの腕共振器に適用した。その結果、KAGRAの腕共振器の動作点引き込みを達成し、KAGRAの観測運転、さらにはKAGRAでの量子輻射圧雑音低減へ着実に前進した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
大型低温重力波検出器KAGRAでの共同研究は当初想定していたよりも大きく進展した。とくに、KAGRAの観測運転に必要不可欠である、主干渉計の動作点引き込み法の開発は想定を大きく上回って進み、観測運転に向けて大きな成果をもたらしたといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究では、KAGRAでの共同研究をさらに推し進め、KAGRAでの重力波観測運転の開始、およびKAGRAを用いた量子輻射圧雑音低減技術の実証を目指しす予定である。
具体的には、これまでに開発した動作点引き込み法を主干渉計全体に適用し、KAGRAの主干渉計を完成させる。その後、KAGRAにおいて、量子輻射圧雑音の原理実証を目指す。
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