肯纳威克——由于量子极限的突破，里奇兰附近的LIGO汉福德天文台有望探测到60%以上的灾难性宇宙事件，比如中子星和黑洞的碰撞。
经过三年的升级，包括增加新的量子压缩技术，该天文台于5月重新投入使用，它可以探测更大的宇宙体积。
“现在我们已经超越了这个量子极限，我们可以做更多的天文学研究，”加州理工学院(California Institute of Technology)的物理学助理教授李·麦卡勒(Lee McCuller)说，他是这项发表在《物理评论x》(Physical Review x)杂志上的研究的负责人。
“LIGO使用激光和大型镜子进行观测，但我们的灵敏度水平意味着设备受到量子领域的影响，”麦卡勒在麻省理工学院和加州理工学院准备的LIGO量子物理工作解释中说。
2015年，位于华盛顿州东部汉福德基地的激光干涉仪引力波天文台及其位于路易斯安那州的孪生天文台首次探测到引力波，为一个世纪前爱因斯坦的相对论提供了物理证实。
从那时起，它已经探测到几十个黑洞之间的合并以及被称为中子星的恒星残骸之间的碰撞产生的引力波。
与传统天文台探测光不同的是，双ligo探测的是过去太空中剧烈事件产生的引力波，当引力波穿过地球时。
在LIGO汉福德，真空管以直角延伸2.5英里，穿过华盛顿州三城附近以前未使用的汉福德基地灌木草原。在每根管子的末端，一面镜子悬挂在玻璃纤维上。
一束高功率激光束被分成两半，穿过每根管子，在两端的反射镜上反射回来。如果光束没有受到干扰，它会反弹回来并完美地重新组合。
但是，如果引力波脉冲穿过地球，使其中一根管子不断变长，而另一根管子不断变短，那么光束就不会像预期的那样重新组合。
汉福德LIGO和它在路易斯安那州的孪生兄弟可以测量时空结构的拉伸和挤压，其尺度比人的头发丝还小1万万亿倍。
但除了引力波之外，还有其他因素可以影响激光束。
量子物理定律规定，包括光子在内的粒子会随机进出真空，产生一种量子噪声的背景嘶嘶声，限制了探测范围。
LIGO的激光是由光子组成的，每个光子都受到真空波动的影响，这会在干涉仪中产生裂纹，从而限制了探测的范围。
这种干扰可以通过制造光的量子态并将其注入真空管来“挤出”量子噪声来减少。
但是，从激光的时间或频率中移出的量子噪声，被移到了激光的振幅或功率中。
但更强大的激光可以推动LIGO的重镜，在引力波的较低频率产生不必要的噪音。这掩盖了探测器探测低频引力波的能力。
研究人员开发的解决方案是控制光波的相对相位，这样研究人员就可以根据引力波的频率范围，选择性地将量子噪声移动到光的不同特征中——相位或振幅。
量子压缩装置在汉福德LIGO之前的运行中使用过。但现在它已经得到了改进，在LIGO的一个臂上增加了一条984英尺长的隧道，可以进一步减少更多频率的量子噪声。
Dhruva Ganapathy是麻省理工学院的一名研究生，也是发表在《物理评论X》上的论文的主要合著者，他说，他最兴奋的是，在频率依赖压缩的帮助下，双ligo可能探测到更多的中子星相撞。
他说:“通过更多的探测，我们可以观察到中子星相互撕裂，并更多地了解其内部。”
为LIGO所做的工作也可能使其他领域的科学和技术受益。
麦卡勒说:“我们可以把从LIGO学到的东西应用到需要以令人难以置信的精度测量亚原子距离的问题上。”
它可能会对未来的量子技术产生影响，比如量子计算机和其他微电子技术，以及基础物理实验。
LIGO汉福德天文台每月提供周六参观，下次参观将在1月13日。其中包括一个小时的室内和室外步行之旅，以及在LIGO探索中心的时间，那里有互动展览和LIGO早期的文物。
免费参观需要注册并购买门票。请登录ligo.caltech.edu/WA/page/lho-public-tours。
LIGO探索中心周二至周五上午9时30分至下午4时开放参观。
要访问LIGO，请在谷歌地图上搜索“LIGO汉福德天文台”。或者从里奇兰沿240号高速公路向西北行驶，然后在汉福德10号公路右转，行驶大约5英里。
