Enhanced sensitivity of the LIGO gravitational wave detector by using squeezed states of light

Aasi, J.; Abadie, J.; Abbott, B. P.; Abbott, R.; Abbott, T. D.; Abernathy, M. R.; Adams, C.; Adams, T.; Addesso, P.; Adhikari, R. X.; Affeldt, C.; Aguiar, O. D.; Ajith, P.; Allen, B.; Amador Ceron, E.; Amariutei, D.; Anderson, S. B.; Anderson, W. G.; Arai, K.; Araya, M. C.; Arceneaux, C.; Ast, S.; Aston, S. M.; Atkinson, D.; Aufmuth, P.; Aulbert, C.; Austin, L.; Aylott, B. E.; Babak, S.; Baker, P. T.; Ballmer, S.; Bao, Y.; Barayoga, J. C.; Barker, D.; Barr, B.; Barsotti, L.; Barton, M. A.; Bartos, I.; Bassiri, R.; Batch, J.; Bauchrowitz, J.; Behnke, B.; Bell, A. S.; Bell, C.; Bergmann, G.; Berliner, J. M.; Bertolini, A.; Betzwieser, J.; Beveridge, N.; Beyersdorf, P. T.; Bhadbhade, T.; Bilenko, I. A.; Billingsley, G.; Birch, J.; Biscans, S.; Black, E.; Blackburn, J. K.; Blackburn, L.; Blair, D.; Bland, B.; Bock, O.; Bodiya, T. P.; Bogan, C.; Bond, C.; Bork, R.; Born, M.; Bose, S.; Bowers, J.; Brady, P. R.; Braginsky, V. B.; Brau, J. E.; Breyer, J.; Bridges, D. O.; Brinkmann, M.; Britzger, M.; Brooks, A. F.; Brown, D. A.; Brown, D. D.; Buckland, K.; Brückner, F.; Buchler, B. C.; Buonanno, A.; Burguet-Castell, J.; Byer, R. L.; Cadonati, L.; Camp, J. B.; Campsie, P.; Cannon, K.; Cao, J.; Capano, C. D.; Carbone, L.; Caride, S.; Castiglia, A. D.; Caudill, S.; Cavaglià, M.; Cepeda, C.; Chalermsongsak, T.; Chao, S.; Charlton, P.; Chen, X.; Chen, Y.; Cho, H-S.; Chow, J. H.; Christensen, N.; Chu, Q.; Chua, S. S. Y; Chung, C. T. Y.; Ciani, G.; Clara, F.; Clark, D. E.; Clark, J. A.; Constancio Junior, M.; Cook, D.; Corbitt, T. R.; Cordier, M.; Cornish, N.; Corsi, A.; Costa, C. A.; Coughlin, M. W.; Countryman, S.; Couvares, P.; Coward, D. M.; Cowart, M.; Coyne, D. C.; Craig, K.; Creighton, J. D. E.; Creighton, T. D.; Cumming, A.; Cunningham, L.; Dahl, K.; Damjanic, M.; Danilishin, S. L.; Danzmann, K.; Daudert, B.; Daveloza, H.; Davies, G. S.; Daw, E. J.; Dayanga, T.; Deleeuw, E.; Denker, T.; Dent, T.; Dergachev, V.; DeRosa, R.; DeSalvo, R.; Dhurandhar, S.; Di Palma, I.; Díaz, M.; Dietz, A.; Donovan, F.; Dooley, K. L.; Doravari, S.; Drasco, S.; Drever, R. W. P.; Driggers, J. C.; Du, Z.; Dumas, J-C.; Dwyer, S.; Eberle, T.; Edwards, M.; Effler, A.; Ehrens, P.; Eikenberry, S. S.; Engel, R.; Essick, R.; Etzel, T.; Evans, K.; Evans, M.; Evans, T.; Factourovich, M.; Fairhurst, S.; Fang, Q.; Farr, B. F.; Farr, W.; Favata, M.; Fazi, D.; Fehrmann, H.; Feldbaum, D.; Finn, L. S.; Fisher, R. P.; Foley, S.; Forsi, E.; Fotopoulos, N.; Frede, M.; Frei, M. A.; Frei, Z.; Freise, A.; Frey, R.; Fricke, T. T.; Friedrich, D.; Fritschel, P.; Frolov, V. V.; Fujimoto, M-K.; Fulda, P. J.; Fyffe, M.; Gair, J.; Garcia, J.; Gehrels, N.; Gelencser, G.; Gergely, L. Á.; Ghosh, S.; Giaime, J. A.; Giampanis, S.; Giardina, K. D.; Gil-Casanova, S.; Gill, C.; Gleason, J.; Goetz, E.; González, G.; Gordon, N.; Gorodetsky, M. L.; Gossan, S.; Goßler, S.; Graef, C.; Graff, P. B.; Grant, A.; Gras, S.; Gray, C.; Greenhalgh, R. J. S.; Gretarsson, A. M.; Griffo, C.; Grote, H.; Grover, K.; Grunewald, S.; Guido, C.; Gustafson, E. K.; Gustafson, R.; Hammer, D.; Hammond, G.; Hanks, J.; Hanna, C.; Hanson, J.; Haris, K.; Harms, J.; Harry, G. M.; Harry, I. W.; Harstad, E. D.; Hartman, M. T.; Haughian, K.; Hayama, K.; Heefner, J.; Heintze, M. C.; Hendry, M. A.; Heng, I. S.; Heptonstall, A. W.; Heurs, M.; Hewitson, M.; Hild, S.; Hoak, D.; Hodge, K. A.; Holt, K.; Holtrop, M.; Hong, T.; Hooper, S.; Hough, J.; Howell, E. J.; Huang, V.; Huerta, E. A.; Hughey, B.; Huttner, S. H.; Huynh, M.; Huynh-Dinh, T.; Ingram, D. R.; Inta, R.; Isogai, T.; Ivanov, A.; Iyer, B. R.; Izumi, K.; Jacobson, M.; James, E.; Jang, H.; Jang, Y. J.; Jesse, E.; Johnson, W. W.; Jones, D.; Jones, D. I.; Jones, R.; Ju, L.; Kalmus, P.; Kalogera, V.; Kandhasamy, S.; Kang, G.; Kanner, J. B.; Kasturi, R.; Katsavounidis, E.; Katzman, W.; Kaufer, H.; Kawabe, K.; Kawamura, S.; Kawazoe, F.; Keitel, D.; Kelley, D. B.; Kells, W.; Keppel, D. G.; Khalaidovski, A.; Khalili, F. Y.; Khazanov, E. A.; Kim, B. K.; Kim, C.; Kim, K.; Kim, N.; Kim, Y-M.; King, P. J.; Kinzel, D. L.; Kissel, J. S.; Klimenko, S.; Kline, J.; Kokeyama, K.; Kondrashov, V.; Koranda, S.; Korth, W. Z.; Kozak, D.; Kozameh, C.; Kremin, A.; Kringel, V.; Krishnan, B.; Kucharczyk, C.; Kuehn, G.; Kumar, P.; Kumar, R.; Kuper, B. J.; Kurdyumov, R.; Kwee, P.; Lam, P. K.; Landry, M.; Lantz, B.; Lasky, P. D.; Lawrie, C.; Lazzarini, A.; Le Roux, A.; Leaci, P.; Lee, C-H.; Lee, H. K.; Lee, H. M.; Lee, J.; Leong, J. R.; Levine, B.; Lhuillier, V.; Lin, A. C.; Litvine, V.; Liu, Y.; Liu, Z.; Lockerbie, N. A.; Lodhia, D.; Loew, K.; Logue, J.; Lombardi, A. L.; Lormand, M.; Lough, J.; Lubinski, M.; Lück, H.; Lundgren, A. P.; Macarthur, J.; Macdonald, E.; Machenschalk, B.; MacInnis, M.; Macleod, D. M.; Magaña-Sandoval, F.; Mageswaran, M.; Mailand, K.; Manca, G.; Mandel, I.; Mandic, V.; Márka, S.; Márka, Z.; Markosyan, A. S.; Maros, E.; Martin, I. W.; Martin, R. M.; Martinov, D.; Marx, J. N.; Mason, K.; Matichard, F.; Matone, L.; Matzner, R. A.; Mavalvala, N.; May, G.; Mazzolo, G.; McAuley, K.; McCarthy, R.; McClelland, D. E.; McGuire, S. C.; McIntyre, G.; McIver, J.; Meadors, G. D.; Mehmet, M.; Meier, T.; Melatos, A.; Mendell, G.; Mercer, R. A.; Meshkov, S.; Messenger, C.; Meyer, M. S.; Miao, H.; Miller, J.; Mingarelli, C. M. F.; Mitra, S.; Mitrofanov, V. P.; Mitselmakher, G.; Mittleman, R.; Moe, B.; Mokler, F.; Mohapatra, S. R. P.; Moraru, D.; Moreno, G.; Mori, T.; Morriss, S. R.; Mossavi, K.; Mow-Lowry, C. M.; Mueller, C. L.; Mueller, G.; Mukherjee, S.; Mullavey, A.; Munch, J.; Murphy, D.; Murray, P. G.; Mytidis, A.; Nanda Kumar, D.; Nash, T.; Nayak, R.; Necula, V.; Newton, G.; Nguyen, T.; Nishida, E.; Nishizawa, A.; Nitz, A.; Nolting, D.; Normandin, M. E.; Nuttall, L. K.; O'Dell, J.; O'Reilly, B.; O'Shaughnessy, R.; Ochsner, E.; Oelker, E.; Ogin, G. H.; Oh, J. J.; Oh, S. H.; Ohme, F.; Oppermann, P.; Osthelder, C.; Ott, C. D.; Ottaway, D. J.; Ottens, R. S.; Ou, J.; Overmier, H.; Owen, B. J.; Padilla, C.; Pai, A.; Pan, Y.; Pankow, C.; Papa, M. A.; Paris, H.; Parkinson, W.; Pedraza, M.; Penn, S.; Peralta, C.; Perreca, A.; Phelps, M.; Pickenpack, M.; Pierro, V.; Pinto, I. M.; Pitkin, M.; Pletsch, H. J.; Pöld, J.; Postiglione, F.; Poux, C.; Predoi, V.; Prestegard, T.; Price, L. R.; Prijatelj, M.; Privitera, S.; Prokhorov, L. G.; Puncken, O.; Quetschke, V.; Quintero, E.; Quitzow-James, R.; Raab, F. J.; Radkins, H.; Raffai, P.; Raja, S.; Rakhmanov, M.; Ramet, C.; Raymond, V.; Reed, C. M.; Reed, T.; Reid, S.; Reitze, D. H.; Riesen, R.; Riles, K.; Roberts, M.; Robertson, N. A.; Robinson, E. L.; Roddy, S.; Rodriguez, C.; Rodriguez, L.; Rodruck, M.; Rollins, J. G.; Romie, J. H.; Röver, C.; Rowan, S.; Rüdiger, A.; Ryan, K.; Salemi, F.; Sammut, L.; Sandberg, V.; Sanders, J.; Sankar, S.; Sannibale, V.; Santamaría, L.; Santiago-Prieto, I.; Santostasi, G.; Sathyaprakash, B. S.; Saulson, P. R.; Savage, R. L.; Schilling, R.; Schnabel, R.; Schofield, R. M. S.; Schuette, D.; Schulz, B.; Schutz, B. F.; Schwinberg, P.; Scott, J.; Scott, S. M.; Seifert, F.; Sellers, D.; Sengupta, A. S.; Sergeev, A.; Shaddock, D. A.; Shahriar, M. S.; Shaltev, M.; Shao, Z.; Shapiro, B.; Shawhan, P.; Shoemaker, D. H.; Sidery, T. L.; Siemens, X.; Sigg, D.; Simakov, D.; Singer, A.; Singer, L.; Sintes, A. M.; Skelton, G. R.; Slagmolen, B. J. J; Slutsky, J.; Smith, J. R.; Smith, M. R.; Smith, R. J. E.; Smith-Lefebvre, N. D.; Son, E. J.; Sorazu, B.; Souradeep, T.; Stefszky, M.; Steinert, E.; Steinlechner, J.; Steinlechner, S.; Steplewski, S.; Stevens, D.; Stochino, A.; Stone, R.; Strain, K. A.; Strigin, S. E.; Stroeer, A. S.; Stuver, A. L.; Summerscales, T. Z.; Susmithan, S.; Sutton, P. J.; Szeifert, G.; Talukder, D.; Tanner, D. B.; Tarabrin, S. P.; Taylor, R.; Thomas, M.; Thomas, P.; Thorne, K. A.; Thorne, K. S.; Thrane, E.; Tiwari, V.; Tokmakov, K. V.; Tomlinson, C.; Torres, C. V.; Torrie, C. I.; Traylor, G.; Tse, M.; Ugolini, D.; Unnikrishnan, C. S.; Vahlbruch, H.; Vallisneri, M.; van der Sluys, M. V.; van Veggel, A. A.; Vass, S.; Vaulin, R.; Vecchio, A.; Veitch, P. J.; Veitch, J.; Venkateswara, K.; Verma, S.; Vincent-Finley, R.; Vitale, S.; Vo, T.; Vorvick, C.; Vousden, W. D.; Vyatchanin, S. P.; Wade, A.; Wade, L.; Wade, M.; Waldman, S. J.; Wallace, L.; Wan, Y.; Wang, M.; Wang, J.; Wang, X.; Wanner, A.; Ward, R. L.; Was, M.; Weinert, M.; Weinstein, A. J.; Weiss, R.; Welborn, T.; Wen, L.; Wessels, P.; West, M.; Westphal, T.; Wette, K.; Whelan, J. T.; Whitcomb, S. E.; Wiseman, A. G.; White, D. J.; Whiting, B. F.; Wiesner, K.; Wilkinson, C.; Willems, P. A.; Williams, L.; Williams, R.; Williams, T.; Willis, J. L.; Willke, B.; Wimmer, M.; Winkelmann, L.; Winkler, W.; C. Wipf, C.; Wittel, H.; Woan, G.; Wooley, R.; Worden, J.; Yablon, J.; Yakushin, I.; Yamamoto, H.; Yancey, C. C.; Yang, H.; Yeaton-Massey, D.; Yoshida, S.; Yum, H.; Zanolin, M.; Zhang, F.; Zhang, L.; Zhao, C.; Zhu, H.; Zhu, X. J.; Zotov, N.; Zucker, M. E.; Zweizig, J.

Author(s)

Barsotti, Lisa; Biscans, Sebastien; Bodiya, Timothy P.; Donovan, Frederick J; Dwyer, S. E.; ... Show more

DownloadP1200041_v19.pdf (566.6Kb)

Terms of use

Creative Commons Attribution-Noncommercial-Share Alike http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/

Metadata

Show full item record

Abstract

Nearly a century after Einstein first predicted the existence of gravitational waves, a global network of Earth-based gravitational wave observatories 1-4 is seeking to directly detect this faint radiation using precision laser interferometry. Photon shot noise, due to the quantum nature of light, imposes a fundamental limit on the attometre-level sensitivity of the kilometre-scale Michelson interferometers deployed for this task. Here, we inject squeezed states to improve the performance of one of the detectors of the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) beyond the quantum noise limit, most notably in the frequency region down to 150 Hz, critically important for several astrophysical sources, with no deterioration of performance observed at any frequency. With the injection of squeezed states, this LIGO detector demonstrated the best broadband sensitivity to gravitational waves ever achieved, with important implications for observing the gravitational-wave Universe with unprecedented sensitivity.

Date issued

2013-07

URI

https://hdl.handle.net/1721.1/121234

Department

Massachusetts Institute of Technology. Department of Physics; Lincoln Laboratory; LIGO (Observatory : Massachusetts Institute of Technology); MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research

Journal

Nature Photonics

Publisher

Nature Publishing Group

Citation

Aasi, J. et al. “Enhanced Sensitivity of the LIGO Gravitational Wave Detector by Using Squeezed States of Light.” Nature Photonics 7, 8 (July 2013): 613–619 © Macmillan Publishers Limited

Version: Author's final manuscript

ISSN

1749-4885

1749-4893

Collections

MIT Open Access Articles

The following license files are associated with this item:

Creative Commons