Comptes Rendus
Towards the experimental demonstration of quantum radiation pressure noise
Comptes Rendus. Physique, Volume 12 (2011) no. 9-10, pp. 826-836.

Bien que prévu depuis plus de trente ans, le bruit quantique de pression de radiation nʼa jamais été mis en évidence expérimentalement. On sʼattend néanmoins à ce quʼil limite la sensibilité à basse fréquence des interféromètres gravitationnels de seconde génération. Nous avons mis en évidence des corrélations classiques induites par la pression de radiation entre deux faisceaux envoyés dans la même cavité de grande finesse dont un miroir est mobile. Notre dispositif à deux faisceaux permet de retrouver le bruit quantique même lorsque le bruit classique est prédominant, et a des applications dans les domaines des mesures de grande sensibilité et de lʼoptique quantique.

Quantum radiation pressure noise has never been experimentally demonstrated, though it has been predicted for more than thirty years. It is, however, expected to limit the low-frequency sensitivity of second generation gravitational-wave interferometers. We have demonstrated classical radiation-pressure-induced correlations between two optical beams sent into the same high-finesse cavity with a moving mirror. Our two-beam scheme can be used to retrieve quantum noise embedded in an overwhelming classical noise, and has applications both in high-sensitivity measurements and in quantum optics.

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DOI : 10.1016/j.crhy.2011.03.008
Keywords: Quantum noise, Radiation pressure, Thermal noise, Gravitational-wave interferometers
Mots clés : Bruit quantique, Pression de radiation, Bruit thérmique, Interféromètres gravitationnels

Pierre Verlot 1 ; Alexandros Tavernarakis 1 ; Chiara Molinelli 1 ; Aurélien Kuhn 1 ; Thomas Antoni 1 ; Slawomir Gras 1 ; Tristan Briant 1 ; Pierre-François Cohadon 1 ; Antoine Heidmann 1 ; Laurent Pinard 2 ; Christophe Michel 2 ; Raffaele Flaminio 2 ; Michaël Bahriz 1, 3 ; Olivier Le Traon 3 ; Izo Abram 4 ; Alexios Beveratos 4 ; Rémy Braive 4 ; Isabelle Sagnes 4 ; Isabelle Robert-Philip 4

1 Laboratoire Kastler Brossel, ENS-UPMC-CNRS, case 74, 4 place Jussieu, 75252 Paris cedex 05, France
2 Laboratoire des matériaux avancés, CNRS/IN2P3, bâtiment Virgo, 7 avenue Pierre-de-Coubertin, 69622 Villeurbanne cedex, France
3 ONERA, Physics Department, 29 avenue de la Division Leclerc, 92322 Châtillon cedex, France
4 Laboratoire de photonique et de nanostructures, CNRS, route de Nozay, 91460 Marcoussis, France
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[1] C.M. Caves Phys. Rev. D, 23 (1981), p. 1693

[2] M.T. Jaekel; S. Reynaud Europhys. Lett., 13 (1990), p. 301

[3] C. Bradaschia et al. Nucl. Instrum. Meth. A, 289 (1990), p. 518

[4] A. Abramovici et al. Science, 256 (1992), p. 325

[5] P. Fritschel Proc. SPIE, 4856 (2003), p. 282

[6] R.E. Slusher; L.W. Hollberg; B. Yurke; J.C. Mertz; J.F. Valley Phys. Rev. Lett., 55 (1985), p. 2409

[7] K. McKenzie; D.A. Shaddock; D.E. McClelland; B.C. Buchler; P.K. Lam Phys. Rev. Lett., 88 (2002), p. 231102

[8] H. Vahlbruch et al. Phys. Rev. Lett., 100 (2008), p. 033602

[9] Y. Hadjar; P.-F. Cohadon; C.G. Aminoff; M. Pinard; A. Heidmann Europhys. Lett., 47 (1999), p. 545

[10] P.-F. Cohadon; A. Heidmann; M. Pinard Phys. Rev. Lett., 83 (1999), p. 3174

[11] I. Tittonen et al. Phys. Rev. A, 59 (1999), p. 1038

[12] O. Arcizet et al. Phys. Rev. Lett., 97 (2006), p. 133601

[13] O. Arcizet; P.-F. Cohadon; T. Briant; M. Pinard; A. Heidmann Nature (London), 444 (2006), p. 71

[14] S. Gigan et al. Nature (London), 444 (2006), p. 67

[15] T. Corbitt et al. Phys. Rev. Lett., 99 (2007), p. 160801

[16] J.D. Thompson et al. Nature (London), 452 (2008), p. 72

[17] A. Schliesser; O. Rivière; G. Anetsberger; O. Arcizet; T.J. Kippenberg Nature Phys., 4 (2008), p. 415

[18] R.G. Knobel; A.N. Cleland Nature (London), 424 (2003), p. 291

[19] M.D. LaHaye; O. Buu; B. Camarota; K.C. Schwab Science, 304 (2004), p. 74

[20] A.D. OʼConnell et al. Nature, 464 (2010), p. 697

[21] K.W. Murch; K.L. Moore; S. Gupta; D.M. Stamper-Kurn Nature Phys., 4 (2008), p. 561

[22] http://gw.icrr.u-tokyo.ac.jp/gwadw2010/program/program.html#19-AM (For a review of the current experiments, see the slides of the dedicated session of the 2010 Gravitational-Wave Advanced Detector Workshop, available at)

[23] A. Heidmann; Y. Hadjar; M. Pinard Appl. Phys. B, 64 (1997), p. 173

[24] P. Verlot; A. Tavernarakis; T. Briant; P.-F. Cohadon; A. Heidmann Phys. Rev. Lett., 102 (2009), p. 103601

[25] K. Børkje et al. Phys. Rev. A, 82 (2010), p. 013818

[26] D. Rugar; R. Budakian; H.J. Mamin; B.W. Chui Nature (London), 430 (2004), p. 329

[27] T. Caniard; P. Verlot; T. Briant; P.-F. Cohadon; A. Heidmann Phys. Rev. Lett., 99 (2007), p. 110801

[28] C.M. Mow-Lowry; B.S. Sheard; M.B. Gray; D.E. McClelland; S.E. Whitcomb Phys. Rev. Lett., 92 (2004), p. 161102

[29] T. Briant; P.-F. Cohadon; A. Heidmann; M. Pinard Phys. Rev. A, 68 (2003), p. 033823

[30] T. Briant; P.-F. Cohadon; M. Pinard; A. Heidmann Eur. Phys. J. D, 22 (2003), p. 131

[31] P. Verlot, A. Tavernarakis, T. Briant, P.-F. Cohadon, A. Heidmann, in preparation.

[32] C. Zhao; L. Ju; H. Miao; S. Gras; Y. Fan; D.G. Blair Phys. Rev. Lett., 102 (2009), p. 243902

[33] M. Bahriz, et al., IEEE Conf. on Sensors, 2010, accepted for publication.

[34] O. Arcizet; R. Rivière; A. Schliesser; G. Anetsberger; T.J. Kippenberg Phys. Rev. A, 80 (2009), p. 021803

[35] A. Schroeter et al. | arXiv

[36] A.M. Jayich et al. New J. Phys., 10 (2008), p. 095008

[37] F. Raineri et al. Appl. Phys. Lett., 86 (2005), p. 011116

[38] H. Sumali J. Micromech. Microeng., 17 (2007), p. 2231

[39] C. Fabre et al. Phys. Rev. A, 49 (1994), p. 1337

[40] K. Jacobs; P. Tombesi; M.J. Collett; D.F. Walls Phys. Rev. A, 49 (1994), p. 1961

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