LIGO将进行量子技术升级，一周内实现开机至今的检测数量

LIGO 已于 2 月 14 日表示，将对探测器进行一次价值 3500 万美元的升级，预计升级后的探测能力将会比目前提升许多。

LIGO 的负责团队在美国科学促进会年会的新闻发布会上称，仪器在升级后，一周内的引力波事件探测总数便可超过 LIGO 从开机至今所探测到的 11 次。

图｜正在对 LIGO 进行升级的科学家（来源：LIGO LAB/MIT/CALTECH）

升级方案采用的是一种预计于 2024 年上线的新型探测器Advanced LIGO Plus的设计，本质是利用海森堡不确定性原理提高探测器探测引力波的能力。海森堡不确定性原理的主要内容为粒子的某些属性，例如物位置和动量不能被同时精确测量，类似地，在探测引力波的过程中，科学家们也需要对能获取的信息进行取舍。

LIGO 是由两个长 4 公里的“光臂”所构成的一个“L”型干涉仪，激光在两个臂中通过特质光学设备来回反弹，而科学家们此前则能通过测量了两个臂中激光的相对位移来判断是否有探测到引力波事件，但此次的升级将能允许科学家通过光的量子波动来探测引力波事件。

图｜LIGO 原理示意图（来源：NICOLLE RAGER FULLER）

光的波动分为相位和时间上的波动，波动的幅度会决定光强，而由于相位和时间上的波动就像是海森堡原理中的粒子的位置和动量，两者间的信息取舍常常会使引力波信号的分析工作变得很难。而预计将于今年 4 月完成初步升级的 LIGO 将能借助特殊量子设备来“挤压”光，减小光的相位波动，也就是将两个取舍信息中的一个变得更为可控，来更高效地探测高频引力波信号。

加州理工学院和麻省理工学院 LIGO 实验室的物理学家，Michael Zucker 说：“这次的升级令人激动，但同样也是由于海森堡不确定性原理，LIGO 升级后探测低频信号的能力会有所下降。”

但专家表示，预计于 2024 年上线的 Advanced LIGO Plus 将能根据信号属性以不同频率的信号减小光的相位波动，从而提升探测器的整体探测性能。

参与了信号光挤压技术开创工作，卡迪夫大学（Cardiff University）的物理学家，Hartmut Grote 说：“升级所采用的技术具有革命性，能大幅提升探测器的探测性能。”

据悉，除了 Advanced LIGO Plus，印度一个同样也计划于 2024 年上线的 LIGO-India 探测器在设计上也将采用同样的量子技术，并在建成后并入升级后的全球引力波探测网。