LIGO 已于 2 月 14 日表示，將對探測器進(jìn)行一次價值 3500 萬美元的升級，預(yù)計(jì)升級后的探測能力將會比目前提升許多。

LIGO 的負(fù)責(zé)團(tuán)隊(duì)在美國科學(xué)促進(jìn)會年會的新聞發(fā)布會上稱，儀器在升級后，一周內(nèi)的引力波事件探測總數(shù)便可超過 LIGO 從開機(jī)至今所探測到的 11 次。

圖｜正在對 LIGO 進(jìn)行升級的科學(xué)家（來源：LIGO LAB/MIT/CALTECH）

升級方案采用的是一種預(yù)計(jì)于 2024 年上線的新型探測器Advanced LIGO Plus的設(shè)計(jì)，本質(zhì)是利用海森堡不確定性原理提高探測器探測引力波的能力。海森堡不確定性原理的主要內(nèi)容為粒子的某些屬性，例如物位置和動量不能被同時精確測量，類似地，在探測引力波的過程中，科學(xué)家們也需要對能獲取的信息進(jìn)行取舍。

LIGO 是由兩個長 4 公里的“光臂”所構(gòu)成的一個“L”型干涉儀，激光在兩個臂中通過特質(zhì)光學(xué)設(shè)備來回反彈，而科學(xué)家們此前則能通過測量了兩個臂中激光的相對位移來判斷是否有探測到引力波事件，但此次的升級將能允許科學(xué)家通過光的量子波動來探測引力波事件。

圖｜LIGO 原理示意圖（來源：NICOLLE RAGER FULLER）

光的波動分為相位和時間上的波動，波動的幅度會決定光強(qiáng)，而由于相位和時間上的波動就像是海森堡原理中的粒子的位置和動量，兩者間的信息取舍常常會使引力波信號的分析工作變得很難。而預(yù)計(jì)將于今年 4 月完成初步升級的 LIGO 將能借助特殊量子設(shè)備來“擠壓”光，減小光的相位波動，也就是將兩個取舍信息中的一個變得更為可控，來更高效地探測高頻引力波信號。

加州理工學(xué)院和麻省理工學(xué)院 LIGO 實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)家，Michael Zucker 說：“這次的升級令人激動，但同樣也是由于海森堡不確定性原理，LIGO 升級后探測低頻信號的能力會有所下降。”

但專家表示，預(yù)計(jì)于 2024 年上線的 Advanced LIGO Plus 將能根據(jù)信號屬性以不同頻率的信號減小光的相位波動，從而提升探測器的整體探測性能。

參與了信號光擠壓技術(shù)開創(chuàng)工作，卡迪夫大學(xué)（Cardiff University）的物理學(xué)家，Hartmut Grote 說：“升級所采用的技術(shù)具有革命性，能大幅提升探測器的探測性能?！?/p>

據(jù)悉，除了 Advanced LIGO Plus，印度一個同樣也計(jì)劃于 2024 年上線的 LIGO-India 探測器在設(shè)計(jì)上也將采用同樣的量子技術(shù)，并在建成后并入升級后的全球引力波探測網(wǎng)。