LIGO已經(jīng)超越了量子極限。我們可以解釋。

一種在LIGO干涉儀臂中擠壓光的技術(shù)使其測(cè)量能夠穿過量子勢(shì)壘。

對(duì)于LIGO（激光干涉儀引力波天文臺(tái)），這是一個(gè)大膽的敏感新領(lǐng)域，賦予引力波探測(cè)到比之前運(yùn)行多60%的死星合并的能力，大約每周檢測(cè)一到兩次左右.

該技術(shù)被稱為頻率依賴性擠壓，繞過了先前阻止LIGO在量子尺度上進(jìn)行檢測(cè)的限制。

“現(xiàn)在我們已經(jīng)超越了這個(gè)量子極限，我們可以做更多的天文學(xué)，”物理學(xué)家李·麥卡勒說加州理工學(xué)院的?！癓IGO使用激光和大鏡子進(jìn)行觀察，但我們的工作靈敏度意味著該設(shè)備受到量子領(lǐng)域的影響。

LIGO的靈敏度已經(jīng)絕對(duì)令人瞠目結(jié)舌。干涉儀的工作原理是檢測(cè)碰撞產(chǎn)生的時(shí)空漣漪黑洞和中子星，數(shù)百萬(wàn)億到光年之外。

這些原因引力波，就像池塘里的漣漪。我們感覺不到它們;但是它們可以在光的路徑中檢測(cè)到很長(zhǎng)很長(zhǎng)的隧道中的微小偏差。

這些偏差非常小，比人類頭發(fā)小到數(shù)萬(wàn)億倍。但是一旦你進(jìn)入亞原子尺度——量子領(lǐng)域——LIGO的能力就會(huì)受到阻礙。這是因?yàn)?，在那些難以想象的小尺度上，粒子隨機(jī)地進(jìn)出空間，產(chǎn)生比任何信號(hào)都響亮的量子噪聲的持續(xù)背景嘶嘶聲。

頻率相關(guān)擠壓是一種放大信號(hào)以比量子噪聲“更響亮”的方法。物理學(xué)家說，這有點(diǎn)像擠壓氣球。當(dāng)你在一端擠壓氣球時(shí)，另一端會(huì)變大。同樣，如果您捏合光的屬性，例如振幅（或功率），則可以更準(zhǔn)確地測(cè)量其他屬性（例如頻率）。

但是，盡管您可能會(huì)在一個(gè)領(lǐng)域獲得精度，但在另一個(gè)領(lǐng)域卻失去了精度。自2019年以來(lái)，LIGO已經(jīng)擁有頻率相關(guān)擠壓技術(shù)，但它并不是特別靈活。新的升級(jí)意味著擠壓更加靈活;光可以通過多種方式擠壓，以放大科學(xué)家正在尋找的引力波的頻率。

“以前，我們必須選擇我們希望LIGO更精確的地方，”物理學(xué)家拉納·阿迪卡里說加州理工學(xué)院的。“現(xiàn)在我們可以吃我們的蛋糕，也可以吃了。我們已經(jīng)知道了一段時(shí)間如何寫下方程式來(lái)使它工作，但直到現(xiàn)在還不清楚我們是否真的能讓它工作。這就像科幻小說一樣。

該技術(shù)通過使用晶體將LIGO4公里長(zhǎng)的真空管中的單個(gè)雜散光子轉(zhuǎn)化為兩個(gè)能量較低的糾纏光子。

這些光子與照入隧道的激光束相互作用，以所需的方式擠壓激光。當(dāng)引力波隆隆通過時(shí)，這些激光束會(huì)以這樣一種方式晃動(dòng)，以至于可以在另一端拾取運(yùn)動(dòng)。

新的頻率相關(guān)擠壓技術(shù)通過交替擠壓光線的方式工作，從而使較高和較低的頻率都被放大。自LIGO目前的觀測(cè)運(yùn)行于5月開始以來(lái)，它一直在運(yùn)行，并且可能會(huì)在觀測(cè)運(yùn)行結(jié)束之前安裝在意大利的Virgo探測(cè)器中。

這意味著我們可能會(huì)看到黑洞和中子星我們?cè)诟鼜V闊的宇宙中觀察到的碰撞。

“我們終于利用了我們的引力宇宙，”麻省理工學(xué)院的物理學(xué)家麗莎·巴索蒂說.“在未來(lái)，我們可以進(jìn)一步提高我們的靈敏度。我想看看我們能把它推多遠(yuǎn)。

該研究將發(fā)表在物理回顧 X.

寶寶起名 起名