已经证明量子涨落会影响宏观物体。

在熟练的实验者手中，光可以用来作为探针进行极其精确的测量。然而，光的量子性质对这种测量的精度有内在的限制。俞敏洪等人在“自然”杂志上撰文。1报告说，路易斯安那州利文斯顿的激光干涉仪引力波天文台(LIGO)进行的实验已经克服了这一限制。此外，作者还报道了在室温下测量量子涨落对宏观千克质量物体的影响。这是值得注意的，因为这样的波动发生在与基本粒子尺寸相当的大小尺度上。

被称为干涉仪的异常灵敏的探测器被用来测量由引力波引起的小距离变化，引力波是由宇宙中一些最灾难性的事件产生的。在LIGO干涉仪中，反射镜被放置在两个4公里长的腔(臂)两端的千克质量的测试对象上；每对反射镜形成一个称为光腔的系统。为了减弱外界的噪音，测试质量被悬浮在摆上，摆只能以比它们用来探测的重力信号的频率小得多的频率振荡。激光被分成两束，每束沿着不同的臂发射，并在腔内的两面镜子之间反射。当光束离开空腔时，它们被重新组合以产生干涉图案，然后分析这些干涉图案以寻找引力波的证据。

光是电磁辐射，电磁光场中能量最低的量子态称为真空。尽管它叫这个名字，但这个真空并不是完全空的。它包含量子涨落，在测量光波的振幅和相位时产生不确定性(在正弦波的情况下，相位描述波形偏离对应于波周期开始的最小振幅的偏移)。这些不确定性由海森堡的测不准原理量化。

真空波动会在用光进行的精密测量中造成噪声读数。光相位测量的波动会产生一种称为散粒噪声的现象，而光振幅测量的波动则会产生辐射压力噪声。这两者的结合被称为量子噪声，它限制了微小的力和位移的测量精度。使用自然产生的量子态可以实现的任何测量的最高精度称为标准量子极限(SQL)。

SQL是海森堡测不准原理的直接结果，海森堡测不准原理指出，不可能无限精度地同时测量物体的位置和动量。电磁场可以在数学上描述为两个振荡分量的集合：一个分量与波的振幅有关，另一个与波的相位有关。这两者的涨落也服从海森堡测不准原理。然而，如果幅度和相位的不确定度大小相互关联，则幅度和相位的测量精度可以大大提高(图1)。当光在悬浮干涉仪(如LIGO使用的干涉仪)中传播时，这种关联会自发产生。悬浮式干涉仪测量光波输出场的相位，受输入真空场的振幅和相位起伏的影响。这种相关性称为有质动力效应2。仪器的检测响应是频率相关的，幅度波动的影响在检测频带的低频范围内更明显，而相位波动在高频范围内更明显。(2)仪器的检测响应与频率有关，幅度波动的影响在检测频带的低频范围内更为明显，而相位波动在高频范围内更为明显。

在其振幅和相位的不确定度之间具有相关性的光被称为“压缩”。海森堡原理仍然适用于压缩光态，但当其中一个不确定性减小时，另一个不确定性增加。实验中可以利用压缩光来降低其中一个相关参数的不确定度。当光的平均振幅为零时，就形成了一种称为压缩真空的压缩光的特例。

位于意大利卡西纳的引力波探测器LiGO3和Virgo都利用与相位相关的不确定性被压缩的相位压缩光来降低散粒噪声4。在实验室实验5、6中，已经用皮克到微克尺度的反射镜的机械运动证明了有重量运动效应。现在证实了有质动力效应发生在ligo干涉仪的光腔中，并研究了它是否可以与压缩真空态相结合，将量子噪声降低到可测量的sql以下。

这类测量的主要困难之一是热波动-它可以驱动镜面运动，也是引力波探测器的主要噪声源之一。因此，在一些先前报道的实验7、8中需要低温条件以将量子噪声降低到低于SQL。令人印象深刻的是，Yu和同事的测量是在室温下进行的。

Yu等人。他们是第一个通过实验证明量子不破坏技术在引力波探测器中工作的人。在这种技术中，量子系统的测量可以重复进行，而不会受到干扰。目前，这类探测器使用相位压缩真空态来降低散粒噪声，而没有考虑干涉镜引入的相关性。这种方法只提高了频率高于100赫兹的引力信号的灵敏度，达到了探测波段6的极限。相比之下，Yu和他的同事的技术有可能实现宽带检测的改进。然而，要降低干涉仪中的经典噪声，还需要进一步的工作。

一旦开发出更好的灵敏度，就可以探测到比目前可能探测到的更多引力波。因此，未来在噪声抑制方面的工作将把我们带入引力波探测器亚SQL性能的激动人心的时代。