全球最大的引力波天文台将光压缩到量子极限

什么是引力波？它是一种由太空中的质体运动产生的时间空间波动，就像水中扔石头一样。引力波的概念最早是由法国物理学家 昂利·庞加莱 在1905年提出的，但他没有给出具体的数学描述。1916年，阿尔伯特·爱因斯坦基于 广义相对论 给出了引力波的理论预测，并计算出它们的性质和传播方式1。引力波具有非常重要的意义，因为它们可以让我们探测到一些电磁波无法观测到的天文现象，比如黑洞、中子星、超新星等。

那么，科学家们是怎么探测引力波的呢？他们使用了一个叫做激光干涉仪重力波观测台（LIGO）的装置。LIGO由两个巨大的L形探测器组成，每个探测器有两条长达4公里的手臂，里面有两束相同的激光。当引力波穿过地球时，它们会扭曲时空，导致探测器中一个手臂的激光被压缩，另一个手臂的激光被拉伸。这样就会造成两束激光到达探测器的相对路径长度发生微小的变化。通过测量这种变化，科学家们就能知道引力波的存在和特征。

为了解决这个问题，物理学家们想出了一个巧妙的办法：利用海德堡不确定性原理。这个原理说，我们不能同时准确地知道一个粒子的两个物理性质，比如位置和速度。这意味着，在测量激光光时，我们必须在功率和频率之间做出权衡。但这也意味着，我们可以通过牺牲一个性质来增强另一个性质。物理学家们利用一种特殊的晶体，把单个光子或光泡分裂成两个纠缠的光子，并对它们进行调节，这样使得它们背后的信息不确定度可以按需“适当压缩”。这就是通常所谓的“双重挤压”数字孪生技术。

通过使用频率依赖型挤压技术，科学家们希望能够探测到更多和更远的引力波事件，比如中子星和黑洞的碰撞。这些事件不仅能揭示宇宙的奥秘，还能验证爱因斯坦的广义相对论。这是一项具有划时代意义的天文学工作。然而，科学家发现了一个奇怪的现象，那就是在银河系中，似乎存在着一个巨大的黑洞。

（编辑：银川站长网）

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