Quantum Backaction on Kg-Scale Mirrors: Observation of Radiation Pressure Noise in the Advanced Virgo Detector

Acernese, F.; Agathos, M.; Aiello, L.; Ain, A.; Allocca, A.; Amato, A.; Ansoldi, S.; Antier, S.; Arène, M.; Arnaud, N.; Ascenzi, S.; Astone, P.; Aubin, F.; Babak, S.; Badaracco, F.; Bader, M.  K.  M.; Bagnasco, S.; Baird, J.; Ballardin, G.; Baltus, G.; Barbieri, C.; Barneo, P.; Barone, F.; Barsuglia, M.; Barta, D.; Basti, A.; Bawaj, M.; Bazzan, M.; Bejger, M.; Belahcene, I.; Bernuzzi, S.; Bersanetti, D.; Bertolini, A.; Bischi, M.; Bitossi, M.; Bizouard, M. -A.; Blanch, O.; Bobba, F.; Boer, M.; Bogaert, G.; Boldrini, M.; Bondu, F.; Bonnand, R.; Boom, B.  A.; Boschi, V.; Boudart, V.; Bouffanais, Y.; Bozzi, A.; Bradaschia, C.; Branchesi, M.; Breschi, M.; Briant, T.; Brighenti, F.; Brillet, A.; Brooks, J.; Bruno, G.; Bulik, T.; Bulten, H.  J.; Buskulic, D.; Cagnoli, G.; Calloni, E.; Canepa, M.; Carapella, G.; Carbognani, F.; Carpinelli, M.; Carullo, G.; Diaz, J. Casanueva; Casentini, C.; Caudill, S.; Cavalier, F.; Cavalieri, R.; Cella, G.; Cerdá-Durán, P.; Cesarini, E.; Chaibi, W.; Chanial, P.; Chassande-Mottin, E.; Chiadini, F.; Chierici, R.; Chincarini, A.; Chiummo, A.; Christensen, N.; Chua, S.; Ciani, G.; Ciecielag, P.; Cieślar, M.; Cifaldi, M.; Ciolfi, R.; Cipriano, F.; Cirone, A.; Clesse, S.; Cleva, F.; Coccia, E.; Cohadon, P. -F.; Cohen, D.  E.; Colpi, M.; Conti, L.; Cordero-Carrión, I.; Corezzi, S.; Corre, D.; Cortese, S.; Coulon, J. -P.; Croquette, M.; Cudell, J.  R.; Cuoco, E.; Curylo, M.; D'Angelo, B.; D'Antonio, S.; D'Onofrio, L.; D'Urso, D.; Canton, T. Dal; Dattilo, V.; Davier, M.; De Laurentis, M.; De Matteis, F.; De Pietri, R.; De Rosa, R.; De Rossi, C.; Degallaix, J.; Del Pozzo, W.; Deléglise, S.; Depasse, A.; Di Fiore, L.; Di Giorgio, C.; Di Giovanni, F.; Di Giovanni, M.; Di Girolamo, T.; Di Lieto, A.; Di Pace, S.; Di Palma, I.; Di Renzo, F.; Dietrich, T.; Drago, M.; Ducoin, J. -G.; Durante, O.; Duverne, P. -A.; Eisenmann, M.; Errico, L.; Estevez, D.; Fafone, V.; Farinon, S.; Fays, M.; Feng, F.; Fenyvesi, E.; Ferrante, I.; Fidecaro, F.; Figura, P.; Fiori, I.; Fiorucci, D.; Fittipaldi, R.; Fiumara, V.; Flaminio, R.; Font, J.  A.; Fournier, J. -D.; Frasca, S.; Frasconi, F.; Frey, V.; Fronzé, G.  G.; Gamba, R.; Garaventa, B.; Garufi, F.; Gemme, G.; Gennai, A.; Ghosh, Archisman; Giacomazzo, B.; Giacoppo, L.; Giri, P.; Gosselin, M.; Gouaty, R.; Grado, A.; Granata, M.; Granata, V.; Greco, G.; Grignani, G.; Grimaldi, A.; Grimm, S.  J.; Gruning, P.; Guidi, G.  M.; Guixé, G.; Guo, Y.; Gupta, P.; Haegel, L.; Halim, O.; Hannuksela, O.; Harder, T.; Haris, K.; Harms, J.; Heidmann, A.; Heitmann, H.; Hello, P.; Hemming, G.; Hennes, E.; Hofman, D.; Hui, V.; Idzkowski, B.; Iess, A.; Intini, G.; Jacqmin, T.; Janssens, K.; Jaranowski, P.; Jonker, R.  J.  G.; Karathanasis, C.; Katsanevas, S.; Kéfélian, F.; Khan, I.; Khetan, N.; Koekoek, G.; Koley, S.; Kolstein, M.; Królak, A.; La Rosa, I.; Laghi, D.; Lamberts, A.; Lartaux-Vollard, A.; Lazzaro, C.; Leaci, P.; Leroy, N.; Letendre, N.; Linde, F.; Llorens-Monteagudo, M.; Longo, A.; Lorenzini, M.; Loriette, V.; Losurdo, G.; Lumaca, D.; Macquet, A.; Magazzù, C.; Majorana, E.; Maksimovic, I.; Man, N.; Mangano, V.; Mantovani, M.; Mapelli, M.; Marchesoni, F.; Marion, F.; Marquina, A.; Marsat, S.; Martelli, F.; Martinez, M.; Martinez, V.; Masserot, A.; Mastrogiovanni, S.; Menendez-Vazquez, A.; Mereni, L.; Merzougui, M.; Metzdorff, R.; Miani, A.; Michel, C.; Milano, L.; Miller, A.; Milotti, E.; Minazzoli, O.; Minenkov, Y.; Mir, Ll.  M.; Montani, M.; Morawski, F.; Mours, B.; Muciaccia, F.; Nagar, A.; Nardecchia, I.; Naticchioni, L.; Neilson, J.; Nelemans, G.; Nguyen, C.; Nissanke, S.; Nocera, F.; Oganesyan, G.; Olivetto, C.; Pagano, G.; Pagliaroli, G.; Palomba, C.; Pang, T.  H.; Pannarale, F.; Paoletti, F.; Paoli, A.; Paolone, A.; Pascucci, D.; Pasqualetti, A.; Passaquieti, R.; Passuello, D.; Patricelli, B.; Pegoraro, M.; Perego, A.; Périgois, C.; Perreca, A.; Perriès, S.; Phukon, K.  S.; Piccinni, O.  J.; Pichot, M.; Piendibene, M.; Piergiovanni, F.; Pierini, L.; Pierro, V.; Pillant, G.; Pilo, F.; Pinard, L.; Pinto, I.  M.; Piotrzkowski, K.; Placidi, E.; Plastino, W.; Poggiani, R.; Polini, E.; Popolizio, P.; Porter, E.  K.; Pracchia, M.; Principe, M.; Prodi, G.  A.; Prosposito, P.; Puecher, A.; Punturo, M.; Puosi, F.; Puppo, P.; Raaijmakers, G.; Radulesco, N.; Rapagnani, P.; Razzano, M.; Regimbau, T.; Rei, L.; Rettegno, P.; Ricci, F.; Riemenschneider, G.; Robinet, F.; Rocchi, A.; Rolland, L.; Romanelli, M.; Romano, R.; Romero, A.; Ronchini, S.; Rosińska, D.; Ruggi, P.; Salafia, O.  S.; Salconi, L.; Samajdar, A.; Sanchis-Gual, N.; Santos, E.; Sassolas, B.; Sauter, O.; Sayah, S.; Seglar-Arroyo, M.; Sentenac, D.; Sequino, V.; Sharma, A.; Sieniawska, M.; Singh, N.; Singhal, A.; Sipala, V.; Sordini, V.; Sorrentino, F.; Sorrentino, N.; Soulard, R.; Spera, M.; Stachie, C.; Steer, D.  A.; Stratta, G.; Sur, A.; Swinkels, B.  L.; Tacca, M.; Tanasijczuk, A.  J.; Martin, E.  N. Tapia San; Tonelli, M.; Torres-Forné, A.; Tosta e Melo, I.; Trapananti, A.; Travasso, F.; Tringali, M.  C.; Trovato, A.; Tsang, K.  W.; Turconi, M.; Valentini, M.; van Bakel, N.; van Beuzekom, M.; van den Brand, J.  F.  J.; Van Den Broeck, C.; van der Schaaf, L.; Vardaro, M.; Vasúth, M.; Vedovato, G.; Verkindt, D.; Vetrano, F.; Viceré, A.; Vinet, J. -Y.; Vocca, H.; Walet, R.  C.; Was, M.; Zadrożny, A.; Zelenova, T.; Zendri, J. -P.; Mehmet, M.; Vahlbruch, H.; Lück, H.; Danzmann, K.; Null, Null

doi:10.1103/physrevlett.125.131101

: The quantum radiation pressure and the quantum shot noise in laser-interferometric gravitational wave detectors constitute a macroscopic manifestation of the Heisenberg inequality. If quantum shot noise can be easily observed, the observation of quantum radiation pressure noise has been elusive, so far, due to the technical noise competing with quantum effects. Here, we discuss the evidence of quantum radiation pressure noise in the Advanced Virgo gravitational wave detector. In our experiment, we inject squeezed vacuum states of light into the interferometer in order to manipulate the quantum backaction on the 42 kg mirrors and observe the corresponding quantum noise driven displacement at frequencies between 30 and 70 Hz. The experimental data, obtained in various interferometer configurations, is tested against the Advanced Virgo detector quantum noise model which confirmed the measured magnitude of quantum radiation pressure noise.

Quantum Backaction on Kg-Scale Mirrors: Observation of Radiation Pressure Noise in the Advanced Virgo Detector

Acernese, F.;Agathos, M.;Aiello, L.;Ain, A.;Allocca, A.;Amato, A.;Ansoldi, S.;Antier, S.;Arène, M.;Arnaud, N.;Ascenzi, S.;Astone, P.;Aubin, F.;Babak, S.;Badaracco, F.;Bader, M. K. M.;Bagnasco, S.;Baird, J.;Ballardin, G.;Baltus, G.;Barbieri, C.;Barneo, P.;Barone, F.;Barsuglia, M.;Barta, D.;Basti, A.;Bawaj, M.;Bazzan, M.;Bejger, M.;Belahcene, I.;Bernuzzi, S.;Bersanetti, D.;Bertolini, A.;Bischi, M.;Bitossi, M.;Bizouard, M. -A.;Blanch, O.;Bobba, F.;Boer, M.;Bogaert, G.;Boldrini, M.;Bondu, F.;Bonnand, R.;Boom, B. A.;Boschi, V.;Boudart, V.;Bouffanais, Y.;Bozzi, A.;Bradaschia, C.;Branchesi, M.;Breschi, M.;Briant, T.;Brighenti, F.;Brillet, A.;Brooks, J.;Bruno, G.;Bulik, T.;Bulten, H. J.;Buskulic, D.;Cagnoli, G.;Calloni, E.;Canepa, M.;Carapella, G.;Carbognani, F.;Carpinelli, M.;Carullo, G.;Diaz, J. Casanueva;Casentini, C.;Caudill, S.;Cavalier, F.;Cavalieri, R.;Cella, G.;Cerdá-Durán, P.;Cesarini, E.;Chaibi, W.;Chanial, P.;Chassande-Mottin, E.;Chiadini, F.;Chierici, R.;Chincarini, A.;Chiummo, A.;Christensen, N.;Chua, S.;Ciani, G.;Ciecielag, P.;Cieślar, M.;Cifaldi, M.;Ciolfi, R.;Cipriano, F.;Cirone, A.;Clesse, S.;Cleva, F.;Coccia, E.;Cohadon, P. -F.;Cohen, D. E.;Colpi, M.;Conti, L.;Cordero-Carrión, I.;Corezzi, S.;Corre, D.;Cortese, S.;Coulon, J. -P.;Croquette, M.;Cudell, J. R.;Cuoco, E.;Curylo, M.;D'Angelo, B.;D'Antonio, S.;D'Onofrio, L.;D'Urso, D.;Canton, T. Dal;Dattilo, V.;Davier, M.;De Laurentis, M.;De Matteis, F.;De Pietri, R.;De Rosa, R.;De Rossi, C.;Degallaix, J.;Del Pozzo, W.;Deléglise, S.;Depasse, A.;Di Fiore, L.;Di Giorgio, C.;Di Giovanni, F.;Di Giovanni, M.;Di Girolamo, T.;Di Lieto, A.;Di Pace, S.;Di Palma, I.;Di Renzo, F.;Dietrich, T.;Drago, M.;Ducoin, J. -G.;Durante, O.;Duverne, P. -A.;Eisenmann, M.;Errico, L.;Estevez, D.;Fafone, V.;Farinon, S.;Fays, M.;Feng, F.;Fenyvesi, E.;Ferrante, I.;Fidecaro, F.;Figura, P.;Fiori, I.;Fiorucci, D.;Fittipaldi, R.;Fiumara, V.;Flaminio, R.;Font, J. A.;Fournier, J. -D.;Frasca, S.;Frasconi, F.;Frey, V.;Fronzé, G. G.;Gamba, R.;Garaventa, B.;Garufi, F.;Gemme, G.;Gennai, A.;Ghosh, Archisman;Giacomazzo, B.;Giacoppo, L.;Giri, P.;Gosselin, M.;Gouaty, R.;Grado, A.;Granata, M.;Granata, V.;Greco, G.;Grignani, G.;Grimaldi, A.;Grimm, S. J.;Gruning, P.;Guidi, G. M.;Guixé, G.;Guo, Y.;Gupta, P.;Haegel, L.;Halim, O.;Hannuksela, O.;Harder, T.;Haris, K.;Harms, J.;Heidmann, A.;Heitmann, H.;Hello, P.;Hemming, G.;Hennes, E.;Hofman, D.;Hui, V.;Idzkowski, B.;Iess, A.;Intini, G.;Jacqmin, T.;Janssens, K.;Jaranowski, P.;Jonker, R. J. G.;Karathanasis, C.;Katsanevas, S.;Kéfélian, F.;Khan, I.;Khetan, N.;Koekoek, G.;Koley, S.;Kolstein, M.;Królak, A.;La Rosa, I.;Laghi, D.;Lamberts, A.;Lartaux-Vollard, A.;Lazzaro, C.;Leaci, P.;Leroy, N.;Letendre, N.;Linde, F.;Llorens-Monteagudo, M.;Longo, A.;Lorenzini, M.;Loriette, V.;Losurdo, G.;Lumaca, D.;Macquet, A.;Magazzù, C.;Majorana, E.;Maksimovic, I.;Man, N.;Mangano, V.;Mantovani, M.;Mapelli, M.;Marchesoni, F.;Marion, F.;Marquina, A.;Marsat, S.;Martelli, F.;Martinez, M.;Martinez, V.;Masserot, A.;Mastrogiovanni, S.;Menendez-Vazquez, A.;Mereni, L.;Merzougui, M.;Metzdorff, R.;Miani, A.;Michel, C.;Milano, L.;Miller, A.;Milotti, E.;Minazzoli, O.;Minenkov, Y.;Mir, Ll. M.;Montani, M.;Morawski, F.;Mours, B.;Muciaccia, F.;Nagar, A.;Nardecchia, I.;Naticchioni, L.;Neilson, J.;Nelemans, G.;Nguyen, C.;Nissanke, S.;Nocera, F.;Oganesyan, G.;Olivetto, C.;Pagano, G.;Pagliaroli, G.;Palomba, C.;Pang, T. H.;Pannarale, F.;Paoletti, F.;Paoli, A.;Paolone, A.;Pascucci, D.;Pasqualetti, A.;Passaquieti, R.;Passuello, D.;Patricelli, B.;Pegoraro, M.;Perego, A.;Périgois, C.;Perreca, A.;Perriès, S.;Phukon, K. S.;Piccinni, O. J.;Pichot, M.;Piendibene, M.;Piergiovanni, F.;Pierini, L.;Pierro, V.;Pillant, G.;Pilo, F.;Pinard, L.;Pinto, I. M.;Piotrzkowski, K.;Placidi, E.;Plastino, W.;Poggiani, R.;Polini, E.;Popolizio, P.;Porter, E. K.;Pracchia, M.;Principe, M.;Prodi, G. A.;Prosposito, P.;Puecher, A.;Punturo, M.;Puosi, F.;Puppo, P.;Raaijmakers, G.;Radulesco, N.;Rapagnani, P.;Razzano, M.;Regimbau, T.;Rei, L.;Rettegno, P.;Ricci, F.;Riemenschneider, G.;Robinet, F.;Rocchi, A.;Rolland, L.;Romanelli, M.;Romano, R.;Romero, A.;Ronchini, S.;Rosińska, D.;Ruggi, P.;Salafia, O. S.;Salconi, L.;Samajdar, A.;Sanchis-Gual, N.;Santos, E.;Sassolas, B.;Sauter, O.;Sayah, S.;Seglar-Arroyo, M.;Sentenac, D.;Sequino, V.;Sharma, A.;Sieniawska, M.;Singh, N.;Singhal, A.;Sipala, V.;Sordini, V.;Sorrentino, F.;Sorrentino, N.;Soulard, R.;Spera, M.;Stachie, C.;Steer, D. A.;Stratta, G.;Sur, A.;Swinkels, B. L.;Tacca, M.;Tanasijczuk, A. J.;Martin, E. N. Tapia San;Tonelli, M.;Torres-Forné, A.;Tosta e Melo, I.;Trapananti, A.;Travasso, F.;Tringali, M. C.;Trovato, A.;Tsang, K. W.;Turconi, M.;Valentini, M.;van Bakel, N.;van Beuzekom, M.;van den Brand, J. F. J.;Van Den Broeck, C.;van der Schaaf, L.;Vardaro, M.;Vasúth, M.;Vedovato, G.;Verkindt, D.;Vetrano, F.;Viceré, A.;Vinet, J. -Y.;Vocca, H.;Walet, R. C.;Was, M.;Zadrożny, A.;Zelenova, T.;Zendri, J. -P.;Mehmet, M.;Vahlbruch, H.;Lück, H.;Danzmann, K.;null, null

2020-01-01

Abstract

: The quantum radiation pressure and the quantum shot noise in laser-interferometric gravitational wave detectors constitute a macroscopic manifestation of the Heisenberg inequality. If quantum shot noise can be easily observed, the observation of quantum radiation pressure noise has been elusive, so far, due to the technical noise competing with quantum effects. Here, we discuss the evidence of quantum radiation pressure noise in the Advanced Virgo gravitational wave detector. In our experiment, we inject squeezed vacuum states of light into the interferometer in order to manipulate the quantum backaction on the 42 kg mirrors and observe the corresponding quantum noise driven displacement at frequencies between 30 and 70 Hz. The experimental data, obtained in various interferometer configurations, is tested against the Advanced Virgo detector quantum noise model which confirmed the measured magnitude of quantum radiation pressure noise.

Scheda breve

Scheda completa

Scheda completa (DC)

Anno

2020

Appare nelle tipologie:

1.1 Articolo in rivista

File in questo prodotto:

Non ci sono file associati a questo prodotto.

I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.

Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.12070/67287

Citazioni

ND

ND

ND

Quantum Backaction on Kg-Scale Mirrors: Observation of Radiation Pressure Noise in the Advanced Virgo Detector

2020-01-01

Abstract

Scheda breve Scheda completa Scheda completa (DC)

Informazioni

Citazioni

social impact

Conferma cancellazione

Scheda breve

Scheda completa

Scheda completa (DC)