Esquemas de redução quântica de ruído para atualização KAGRA pós-O5

O ruído quântico, decorrente da quantização do campo eletromagnético, tem sido uma fonte de ruído limitante para os atuais detectores de ondas gravitacionais. O vácuo comprimido modifica as flutuações quânticas e tem sido empregado rotineiramente.

O ruído quântico, decorrente da quantização do campo eletromagnético, tem sido uma fonte de ruído limitante para os atuais detectores de ondas gravitacionais (GW). Para reduzir o ruído quântico, a solução atual é combinar o vácuo comprimido com uma cavidade óptica sobreacoplada dessintonizada (cavidade de filtro) para obter compressão dependente da frequência (FDS).

A sensibilidade aos sinais GW pode ser decomposta num orçamento de ruído. Dependendo da configuração do detector, a contribuição de outras fontes de ruído além do ruído quântico pode ser significativa.

Em particular, o ruído de suspensão de pêndulos de múltiplos estágios é um fator chave no projeto de redução de ruído quântico. No contexto do KAGRA pós-O5, comparamos esquemas de redução quântica de ruído, compressão independente de frequência (FIS), FDS com cavidade de filtro (FC), FDS com cavidade de filtro de amplitude (AFC), FDS com frequência dependente divisor de feixe (FDBS) e esquema EPR.

Descobriu-se que o esquema FC supera os esquemas AFC e FDBS em todas as frequências. Verificou-se que o esquema FIS fornece a maior faixa de estrela de nêutrons binária (BNS) quando o ruído de baixa frequência é dominado pelo ruído clássico, enquanto o esquema FC fornece a maior faixa de BNS quando o ruído de baixa frequência é dominado pelo ruído quântico.

Parâmetros otimizados da cavidade do filtro poderiam melhorar substancialmente a faixa BNS.

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