Reduktion des Quantenrauschens durch kohärente Kontrolle

Wenn die Empfindlichkeit der Gravitationswellen-Detektoren der nächsten Generation das Standard-Quantenlimit der Interferometrie erreicht, ist es von entscheidender Bedeutung, diese fundamentale Rauschquelle zu reduzieren. Denn nur so lässt sich die Empfindlichkeit der Instrumente weiter steigern.

Der dominierende Effekt danach wird das Strahlungsdruckrauschen sein, eine direkte Folge der Quantennatur des Lichts. Unsere Gruppe hat mit der Arbeit an kohärenten Rauschaufhebungsverfahren begonnen, die in optomechanischen Sensoren und Gravitationswellen-Detektoren zum Einsatz kommen sollen. Diese Forschung wird vom Sonderforschungsbereich/Transregio 7 „Gravitationswellenastronomie“ (SFB TR7) unterstützt.

Das Ziel des Projekts ist es, die Realisierbarkeit eines quantenrauschbegrenzten Stabilisierungsschemas zu zeigen, das auf feed-forward beruht. Dieses soll die Aufhebung der Rückkopplung in optomechanischen Systemen durch destruktive Interferenz erwirken. Um dies zu erreichen, arbeiten wir mit Mankei Tsang von der NUS (Singapur), dem Autor der ursprünglichen theoretischen Veröffentlichung, und mit Klemens Hammerer vom Institut für Theoretische Physik der LUH zusammen.

Mit zunehmender Empfindlichkeit der Gravitationswellen-Detektoren werden sich unsere Forschungsanstrengungen auf diesem Gebiet im Laufe der nächsten Jahre intensivieren.