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Verrouillage quantique des miroirs
par - 25 septembre 2007
Nous avons proposé d’appliquer un contrôle actif de type friction froide aux miroirs d’un interféromètre gravitationnel. Le principe consiste à mesurer localement le mouvement d’un miroir à l’aide d’une cavité de grande finesse, puis à utiliser cette information pour contrôler la position du miroir. Une telle technique devrait permettre de réduire le bruit thermique du miroir. Mais nous avons montré qu’elle permet également de manipuler les bruits quantiques, par un effet de verrouillage quantique du miroir (quantum locking) : les déplacements du miroir induits par la pression de radiation dans l’interféromètre sont mesurés par le senseur optique et contrôlés par la boucle d’asservissement. Cette technique, très simple en principe à mettre en oeuvre, devrait permettre de réduire les effets du bruit quantique de pression de radiation dans l’interféromètre.
Principe du verrouillage quantique des miroirs. La position du miroir de l’interféromètre est asservie à l’aide d’un senseur optique et d’une boucle de contre-réaction. Le miroir est ainsi verrouillé sur le miroir de référence, dont le bruit de pression de radiation peut être réduit et même complètement supprimé en optimisant la mesure.
A la différence des méthodes d’injection d’états comprimés du champ, ce contrôle actif des miroirs augmente la sensibilité de l’antenne sans imposer de contrainte supplémentaire sur l’interféromètre. En particulier, la réduction de bruit est insensible aux pertes optiques dans l’interféromètre. De plus, nous avons montré qu’il est possible d’annuler complètement les effets de pression de radiation dans l’interféromètre en optimisant la mesure réalisée par le senseur optique à l’aide de techniques usuelles en optique quantique. Nous avons également montré qu’un seul senseur optique pouvait être utilisé pour contrôler simultanément les deux miroirs des cavités Fabry-Perot placées dans chaque bras d’un interféromètre gravitationnel.
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