非線形干渉計による標準量子限界を超えた位相測定感度の向上

非線形干渉計は、非線形素子をビームスプリッタとして使用し、光波を分割して干渉のために再結合します。その結果、干渉縞のサイズは位相センシングのための場の強度に対して非線形依存性を示し、強化された位相信号を導きます。本論文では、非線形ビームスプリッタとしてパラメトリックアンプを用いた精密位相測定のための非線形干渉計の実用的なスキームを分析します。位相シフトによる信号は、同じ位相センシング光強度の線形干渉計と比較して、増幅ゲインの因子で強化され、量子雑音はヴァキュームレベルに保たれるため、信号対雑音比（SNR）を標準量子限界を超えて効果的に増加させます。さらに、このスキームは、雑音削減のための強圧状態を持つ線形スキームよりも検出損失に敏感ではありません。しかし、干渉計内の損失はSNRの増強因子を制限します。この概念をマイケルソン干渉計に適用しましたが、重力波検出のためにパラメトリックアンプが関与しています。実際に干渉計内のサイクリングパワーを増加させることなく、アンプのゲインにより有効パワーが増加することが分かります。さらに、標準量子限界を超えた感度のための強圧入力と変分出力、または量子非破壊干渉計の組み合わせによる全ての利点がここでも優れた結果をもたらします。このような非線形干渉計は、精密測定に広く応用されるでしょう。