Etude du bruit quantique dans la détection interférométrique des ondes gravitationnelles

Study of quantum noise in the interferometric detection of gravitational waves

• Auteur / Autrice : Julien Le Bars
• Direction : Jean-Michel Courty
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique quantique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés libres

Onde gravitationnelle,

Interféromètre,

Fluctuations quantiques,

Limite quantique standard,

Réseau quantique,

Modèle numérique modulaire

Résumé

La construction de la première génération d’interféromètres à ondes gravitationnelles est maintenant achevée et d’importants efforts internationaux portent sur leur perfectionnement pour les convertir en de véritables observatoires. Le bruit quantique sera une des principales limitations de ces instruments. Il a pour origine les fluctuations quantiques de phase et d’intensité de la lumière laser utilisée. Ma thèse consiste en la réalisation d’un modèle numérique de ce bruit. Le code repose sur des modules élémentaires quantiques permettant une application facile aux diverses configurations d’interféromètre. Chaque module individuel décrit la transformation des fluctuations quantiques par l’élément optique correspondant. Il existe sous deux représentations : une représentation de diffusion donnant accès au relation d’entrée sortie et donc à la sensibilité et une représentation de transfert utilisé pour l’assemblage des éléments individuels. Le code intègre des opérations canoniques comme le passage réciproque d’une représentation à l’autre et l’algèbre d’assemblage des éléments optiques. Le code intègre aussi l’estimation des bruits de perte d’origine également quantique et les bruits classiques. Il permet ainsi de déterminer la sensibilité des interféromètres de configuration semblable à VIRGO ou LIGO de tester diverses techniques de réduction du bruit quantique comme l’injection d’états comprimés du champ ou la détection homodyne. Des effets de couplage entre les deux cavités constituant les bras de l’interféromètre peuvent également être utilisés pour améliorer la sensibilité autour de certaines fréquences.