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. 2019 Dec 6;123(23):231108.
doi: 10.1103/PhysRevLett.123.231108.

Increasing the Astrophysical Reach of the Advanced Virgo Detector via the Application of Squeezed Vacuum States of Light

F Acernese  1   2 , M Agathos  3 , L Aiello  4   5 , A Allocca  6 , A Amato  7 , S Ansoldi  8   9 , S Antier  10 , M Arène  10 , N Arnaud  11   12 , S Ascenzi  4   13 , P Astone  14 , F Aubin  15 , S Babak  10 , P Bacon  10 , F Badaracco  4   5 , M K M Bader  16 , J Baird  10 , F Baldaccini  17   18 , G Ballardin  12 , G Baltus  19 , C Barbieri  20   21 , P Barneo  22 , F Barone  2   23 , M Barsuglia  10 , D Barta  24 , A Basti  6   25 , M Bawaj  18   26 , M Bazzan  27   28 , M Bejger  29 , I Belahcene  11 , S Bernuzzi  3 , D Bersanetti  30 , A Bertolini  16 , M Bischi  31   32 , M Bitossi  6   12 , M A Bizouard  33 , F Bobba  34   35 , M Boer  33 , G Bogaert  33 , F Bondu  36 , R Bonnand  15 , B A Boom  16 , V Boschi  6 , Y Bouffanais  27   28 , A Bozzi  12 , C Bradaschia  6 , M Branchesi  4   5 , M Breschi  3 , T Briant  37 , F Brighenti  31   32 , A Brillet  33 , J Brooks  12 , G Bruno  38 , T Bulik  39 , H J Bulten  16   40 , D Buskulic  15 , G Cagnoli  7 , E Calloni  2   41 , M Canepa  30   42 , G Carapella  34   35 , F Carbognani  12 , G Carullo  6   25 , J Casanueva Diaz  6 , C Casentini  13   43 , J Castañeda  22 , S Caudill  16 , F Cavalier  11 , R Cavalieri  12 , G Cella  6 , P Cerdá-Durán  44 , E Cesarini  13   45 , O Chaibi  33 , E Chassande-Mottin  10 , F Chiadini  35   46 , R Chierici  47 , A Chincarini  30 , A Chiummo  12 , N Christensen  33 , S Chua  37 , G Ciani  27   28 , P Ciecielag  29 , M Cieślar  29 , R Ciolfi  28   48 , F Cipriano  33 , A Cirone  30   42 , S Clesse  38 , F Cleva  33 , E Coccia  4   5 , P-F Cohadon  37 , D Cohen  11 , M Colpi  20   21 , L Conti  28 , I Cordero-Carrión  49 , S Corezzi  17   18 , D Corre  11 , S Cortese  12 , J-P Coulon  33 , M Croquette  37 , J-R Cudell  19 , E Cuoco  12 , M Curylo  39 , B D'Angelo  30   42 , S D'Antonio  13 , V Dattilo  12 , M Davier  11 , J Degallaix  50 , M De Laurentis  2   41 , S Deléglise  37 , W Del Pozzo  6   25 , R De Pietri  51   52 , R De Rosa  2   41 , C De Rossi  12 , T Dietrich  16 , L Di Fiore  2 , C Di Giorgio  34   35 , F Di Giovanni  44 , M Di Giovanni  53   54 , T Di Girolamo  2   41 , A Di Lieto  6   25 , S Di Pace  14   55 , I Di Palma  14   55 , F Di Renzo  6   25 , M Drago  4   5 , J-G Ducoin  11 , O Durante  34   35 , D D'Urso  56   57 , M Eisenmann  15 , L Errico  2   41 , D Estevez  15 , V Fafone  4   13   43 , S Farinon  30 , F Feng  10 , E Fenyvesi  24   58 , I Ferrante  6   25 , F Fidecaro  6   25 , I Fiori  12 , D Fiorucci  4   5 , R Fittipaldi  35   59 , V Fiumara  35   60 , R Flaminio  15   61 , J A Font  44   62 , J-D Fournier  33 , S Frasca  14   55 , F Frasconi  6 , V Frey  11 , G Fronzè  63 , F Garufi  2   41 , G Gemme  30 , E Genin  12 , A Gennai  6 , Archisman Ghosh  16   64   65   66 , B Giacomazzo  53   54 , M Gosselin  6   12   25 , R Gouaty  15 , A Grado  2   67 , M Granata  50 , G Greco  31   32 , G Grignani  17   18 , A Grimaldi  53   54 , S J Grimm  4   5 , P Gruning  11 , G M Guidi  31   32 , G Guixé  22 , Y Guo  16 , P Gupta  16 , O Halim  4   5 , T Harder  33 , J Harms  4   5 , A Heidmann  37 , H Heitmann  33 , P Hello  11 , G Hemming  12 , E Hennes  16 , T Hinderer  16   64   66 , D Hofman  50 , D Huet  11 , V Hui  15 , B Idzkowski  39 , A Iess  13   43 , G Intini  14   55 , J-M Isac  37 , T Jacqmin  37 , P Jaranowski  68 , R J G Jonker  16 , S Katsanevas  12 , F Kéfélian  33 , I Khan  4   13 , N Khetan  4   5 , G Koekoek  16   69 , S Koley  16 , A Królak  70   71 , A Kutynia  70 , D Laghi  6   25 , A Lamberts  33   72 , I La Rosa  15 , A Lartaux-Vollard  11 , C Lazzaro  28 , P Leaci  14   55 , N Leroy  11 , N Letendre  15 , F Linde  16   73 , M Llorens-Monteagudo  44 , A Longo  74   75 , M Lorenzini  4   5 , V Loriette  76 , G Losurdo  6 , D Lumaca  13   43 , A Macquet  33 , E Majorana  14 , I Maksimovic  76 , N Man  33 , V Mangano  14   55 , M Mantovani  12 , M Mapelli  27   28 , F Marchesoni  18   26   77 , F Marion  15 , A Marquina  49 , S Marsat  10 , F Martelli  31   32 , V Martinez  7 , A Masserot  15 , S Mastrogiovanni  10 , E Mejuto Villa  35   78 , L Mereni  50 , M Merzougui  33 , R Metzdorff  37 , A Miani  53   54 , C Michel  50 , L Milano  2   41 , A Miller  14   55 , E Milotti  9   79 , O Minazzoli  33   80 , Y Minenkov  13 , M Montani  31   32 , F Morawski  29 , B Mours  81 , F Muciaccia  14   55 , A Nagar  45   63   82 , I Nardecchia  13   43 , L Naticchioni  14   55 , J Neilson  35   78 , G Nelemans  16   83 , C Nguyen  10 , D Nichols  16   66 , S Nissanke  16   66 , F Nocera  12 , G Oganesyan  4   5 , C Olivetto  12 , G Pagano  6   25 , G Pagliaroli  4   5 , C Palomba  14 , P T H Pang  16 , F Pannarale  14   55 , F Paoletti  6 , A Paoli  12 , D Pascucci  16 , A Pasqualetti  12 , R Passaquieti  6   25 , D Passuello  6 , B Patricelli  6   25 , A Perego  53   54 , M Pegoraro  28 , C Périgois  15 , A Perreca  53   54 , S Perriès  47 , K S Phukon  16   73 , O J Piccinni  14   55 , M Pichot  33 , M Piendibene  6   25 , F Piergiovanni  31   32 , V Pierro  35   78 , G Pillant  12 , L Pinard  50 , I M Pinto  35   45   78 , K Piotrzkowski  38 , W Plastino  74   75 , R Poggiani  6   25 , P Popolizio  12 , E K Porter  10 , M Prevedelli  84 , M Principe  35   45   78 , G A Prodi  53   54 , M Punturo  18 , P Puppo  14 , G Raaijmakers  16   66 , N Radulesco  33 , P Rapagnani  14   55 , M Razzano  6   25 , T Regimbau  15 , L Rei  30 , P Rettegno  63   85 , F Ricci  14   55 , G Riemenschneider  63   85 , F Robinet  11 , A Rocchi  13 , L Rolland  15 , M Romanelli  36 , R Romano  1   2 , D Rosińska  39 , P Ruggi  12 , O S Salafia  20   21   86 , L Salconi  12 , A Samajdar  16 , N Sanchis-Gual  87 , E Santos  33 , B Sassolas  50 , O Sauter  15 , S Sayah  50 , D Sentenac  12 , V Sequino  30 , A Sharma  4   5 , M Sieniawska  29 , N Singh  39 , A Singhal  4   14 , V Sipala  56   57 , V Sordini  47 , F Sorrentino  30 , M Spera  27   28 , C Stachie  33 , D A Steer  10 , G Stratta  32   88 , A Sur  29 , B L Swinkels  16 , M Tacca  16 , A J Tanasijczuk  38 , E N Tapia San Martin  16 , S Tiwari  53   54 , M Tonelli  6   25 , A Torres-Forné  89 , I Tosta E Melo  56   57 , F Travasso  18   26 , M C Tringali  39 , A Trovato  10 , K W Tsang  16 , M Turconi  33 , M Valentini  53   54 , N van Bakel  16 , M van Beuzekom  16 , J F J van den Brand  16   40   69 , C Van Den Broeck  16   90 , L van der Schaaf  16 , M Vardaro  16   73 , M Vasúth  24 , G Vedovato  28 , D Verkindt  15 , F Vetrano  31   32 , A Viceré  31   32 , J-Y Vinet  33 , H Vocca  17   18 , R Walet  16 , M Was  15 , A Zadrożny  70 , T Zelenova  12 , J-P Zendri  28 ; Virgo Collaboration; Henning Vahlbruch  91 , Moritz Mehmet  91 , Harald Lück  91 , Karsten Danzmann  91
Affiliations

Increasing the Astrophysical Reach of the Advanced Virgo Detector via the Application of Squeezed Vacuum States of Light

F Acernese et al. Phys Rev Lett. .

Abstract

Current interferometric gravitational-wave detectors are limited by quantum noise over a wide range of their measurement bandwidth. One method to overcome the quantum limit is the injection of squeezed vacuum states of light into the interferometer's dark port. Here, we report on the successful application of this quantum technology to improve the shot noise limited sensitivity of the Advanced Virgo gravitational-wave detector. A sensitivity enhancement of up to 3.2±0.1 dB beyond the shot noise limit is achieved. This nonclassical improvement corresponds to a 5%-8% increase of the binary neutron star horizon. The squeezing injection was fully automated and over the first 5 months of the third joint LIGO-Virgo observation run O3 squeezing was applied for more than 99% of the science time. During this period several gravitational-wave candidates have been recorded.

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