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. 2023 Jul 28;131(4):041403.
doi: 10.1103/PhysRevLett.131.041403.

Frequency-Dependent Squeezed Vacuum Source for the Advanced Virgo Gravitational-Wave Detector

F Acernese  1   2 , M Agathos  3 , A Ain  4 , S Albanesi  5   6 , C Alléné  7 , A Allocca  2   8 , A Amato  9   10 , C Amra  11 , M Andia  12 , T Andrade  13 , N Andres  7 , M Andrés-Carcasona  14 , T Andrić  15 , S Ansoldi  16   17 , S Antier  18 , T Apostolatos  19 , E Z Appavuravther  20   21 , M Arène  22 , N Arnaud  12   23 , M Assiduo  24   25 , S Assis de Souza Melo  23 , P Astone  26 , F Aubin  25 , S Babak  22 , F Badaracco  27 , S Bagnasco  6 , J Baird  22 , T Baka  28 , G Ballardin  23 , G Baltus  29 , B Banerjee  15 , P Barneo  13   30 , F Barone  2   31 , M Barsuglia  22 , D Barta  32 , A Basti  4   33 , M Bawaj  20   34 , M Bazzan  35   36 , F Beirnaert  37 , M Bejger  38 , V Benedetto  39 , M Berbel  40 , S Bernuzzi  3 , D Bersanetti  41 , A Bertolini  10 , U Bhardwaj  10   42 , A Bianchi  10   43 , M Bilicki  44 , S Bini  45   46 , M Bischi  24   25 , M Bitossi  4   23 , M-A Bizouard  18 , F Bobba  47   48 , M Boër  18 , G Bogaert  18 , G Boileau  18   49 , M Boldrini  26   50 , L D Bonavena  35 , R Bondarescu  13 , F Bondu  51 , R Bonnand  7 , V Boschi  4 , V Boudart  29 , Y Bouffanais  35   36 , A Bozzi  23 , C Bradaschia  4 , M Braglia  52 , M Branchesi  15   53 , M Breschi  3 , T Briant  54 , A Brillet  18 , J Brooks  23 , G Bruno  27 , F Bucci  25 , O Bulashenko  13   30 , T Bulik  55 , H J Bulten  10 , R Buscicchio  56   57 , D Buskulic  7 , C Buy  58 , G Cabras  16   17 , R Cabrita  27 , G Cagnoli  59 , E Calloni  2   8 , M Canepa  41   60 , G Caneva Santoro  14 , M Cannavacciuolo  47 , E Capocasa  22 , G Carapella  47   48 , F Carbognani  23 , M Carpinelli  23   56   61 , G Carullo  4   33 , J Casanueva Diaz  23 , C Casentini  62   63 , S Caudill  10   28 , R Cavalieri  23 , G Cella  4 , P Cerdá-Durán  64 , E Cesarini  63 , W Chaibi  18 , P Chanial  22   23 , E Chassande-Mottin  22 , S Chaty  22 , P Chessa  4   33 , F Chiadini  48   65 , G Chiarini  36 , R Chierici  66 , A Chincarini  41 , M L Chiofalo  4   33 , A Chiummo  23 , N Christensen  18 , S Chua  54 , G Ciani  35   36 , P Ciecielag  38 , M Cieślar  38 , M Cifaldi  62   63 , R Ciolfi  36   67 , S Clesse  68 , F Cleva  18 , E Coccia  15   53 , E Codazzo  15 , P-F Cohadon  54 , A Colombo  56   57 , M Colpi  56   57 , L Conti  36 , I Cordero-Carrión  69 , S Corezzi  20   34 , S Cortese  23 , J-P Coulon  18 , J-F Coupechoux  66 , M Croquette  54 , J R Cudell  29 , E Cuoco  4   23   70 , M Curyło  55 , P Dabadie  59 , T Dal Canton  12 , S Dall'Osso  26 , G Dálya  37 , B D'Angelo  41   60 , G Dangoisse  54 , S Danilishin  9   10 , S D'Antonio  63 , V Dattilo  23 , M Davier  12 , J Degallaix  71 , M De Laurentis  2   8 , S Deléglise  54 , F De Lillo  27 , D Dell'Aquila  61   72 , W Del Pozzo  4   33 , F De Matteis  62   63 , A Depasse  27 , R De Pietri  73   74 , R De Rosa  2   8 , C De Rossi  23 , R De Simone  65 , L Di Fiore  2 , C Di Giorgio  47   48 , F Di Giovanni  64 , M Di Giovanni  15 , T Di Girolamo  2   8 , D Diksha  9   10 , A Di Lieto  4   33 , A Di Michele  34 , J Ding  22   75 , S Di Pace  26   50 , I Di Palma  26   50 , F Di Renzo  4   23 , L D'Onofrio  2   8 , T Dooney  28 , O Dorosh  76 , M Drago  26   50 , J-G Ducoin  22   77 , U Dupletsa  15 , O Durante  47   48 , D D'Urso  61   72 , P-A Duverne  12 , M Eisenmann  78   79 , L Errico  2   8 , D Estevez  80 , F Fabrizi  24   25 , F Faedi  25 , V Fafone  15   62   63 , G Favaro  35 , M Fays  29 , E Fenyvesi  32   81 , I Ferrante  4   33 , F Fidecaro  4   33 , P Figura  55 , A Fiori  4   33 , I Fiori  23 , R Fittipaldi  48   82 , V Fiumara  48   83 , R Flaminio  7 , J A Font  64   84 , S Frasca  26   50 , F Frasconi  4 , A Freise  10   43 , O Freitas  85 , G G Fronzé  6 , B Gadre  28 , R Gamba  3 , B Garaventa  41   60 , J Garcia-Bellido  52 , J Gargiulo  23 , F Garufi  2   8 , C Gasbarra  62   63 , G Gemme  41 , A Gennai  4 , Archisman Ghosh  37 , L Giacoppo  26   50 , P Giri  4   33 , F Gissi  39 , S Gkaitatzis  23 , F Glotin  12 , B Goncharov  15 , M Gosselin  23 , R Gouaty  7 , A Grado  2   86 , M Granata  71 , V Granata  47 , G Greco  20 , G Grignani  20   34 , A Grimaldi  45   46 , D Guerra  64 , D Guetta  26 , G M Guidi  24   25 , F Gulminelli  87   88 , Y Guo  10 , P Gupta  10   28 , N Gutierrez  71 , L Haegel  22 , O Halim  17 , O Hannuksela  10   28 , T Harder  18 , K Haris  10   28 , T Harmark  89 , J Harms  15   53 , B Haskell  38 , A Heidmann  54 , H Heitmann  18 , P Hello  12 , G Hemming  23 , E Hennes  10 , J-S Hennig  9   10 , M Hennig  9   10 , S Hild  9   10 , D Hofman  71 , N A Holland  10   43 , V Hui  7 , G A Iandolo  9 , B Idzkowski  55 , A Iess  4   70 , G Iorio  35 , P Iosif  90 , T Jacqmin  54 , P-E Jacquet  54 , J Janquart  10   28 , K Janssens  18   49 , S Jaraba  52 , P Jaranowski  91 , P Jasal  13 , V Juste  80 , C Kalaghatgi  10   28   92 , C Karathanasis  14 , S Katsanevas  23 , F Kéfélian  18 , G Koekoek  9   10 , S Koley  15 , M Kolstein  14 , S L Kranzhoff  9   10 , A Królak  76   93 , P Kuijer  10 , S Kuroyanagi  52 , P Lagabbe  7 , D Laghi  58 , M Lalleman  49 , A Lamberts  18   94 , A La Rana  26 , I La Rosa  7 , A Lartaux-Vollard  12 , C Lazzaro  35   36 , P Leaci  26   50 , A Lemaître  95 , M Lenti  25   96 , E Leonova  42 , M Lequime  11 , N Leroy  12 , N Letendre  7 , M Lethuillier  66 , K Leyde  22 , F Linde  10   92 , L London  42 , A Longo  97 , M Lopez Portilla  28 , M Lorenzini  62   63 , V Loriette  98 , G Losurdo  4 , D Lumaca  62   63 , A Macquet  14 , C Magazzù  4 , R Maggiore  10   43 , M Magnozzi  41   60 , E Majorana  26   50 , N Man  18 , V Mangano  26   50 , M Mantovani  23 , M Mapelli  35   36 , F Marchesoni  20   21   99 , D Marín Pina  13   30   100 , F Marion  7 , A Marquina  69 , S Marsat  58 , F Martelli  24   25 , M Martinez  14 , V Martinez  59 , A Masserot  7 , M Mastrodicasa  26 , S Mastrogiovanni  18 , Q Meijer  28 , A Menendez-Vazquez  14 , L Mereni  71 , M Merzougui  18 , A Miani  45   46 , C Michel  71 , A Miller  27 , B Miller  10   42 , E Milotti  17   101 , Y Minenkov  63 , Ll M Mir  14 , M Miravet-Tenés  64 , A L Mitchell  10   43 , C Mondal  87 , M Montani  24   25 , F Morawski  38 , G Morras  52 , A Moscatello  35 , B Mours  80 , C M Mow-Lowry  10   43 , E Msihid  22 , F Muciaccia  26   50 , Suvodip Mukherjee  42 , A Nagar  6   102 , V Napolano  23 , I Nardecchia  62   63 , H Narola  28 , L Naticchioni  26 , J Neilson  39   48 , S Nesseris  52 , C Nguyen  22 , G Nieradka  38 , S Nissanke  10   42 , E Nitoglia  66 , F Nocera  23 , J Novak  103   104   105   106 , J F Nu No Siles  52 , M Oertel  103   104   105   106   107 , G Oganesyan  15   53 , R Oliveri  103   104   105 , M Orselli  20   34 , C Palomba  26 , P T H Pang  10   28 , F Pannarale  26   50 , F Paoletti  4 , A Paoli  23 , A Paolone  26   108 , G Pappas  90 , A Parisi  4   70 , D Pascucci  37 , A Pasqualetti  23 , R Passaquieti  4   33 , D Passuello  4 , B Patricelli  4   33 , R Pedurand  48 , R Pegna  4   33 , M Pegoraro  36 , A Perego  45   46 , A Pereira  59 , C Périgois  67 , A Perreca  45   46 , S Perriès  66 , J W Perry  10   43 , D Pesios  90 , C Petrillo  34 , K S Phukon  10   92 , O J Piccinni  14 , M Pichot  18 , M Piendibene  4   33 , F Piergiovanni  24   25 , L Pierini  26   50 , G Pierra  66 , V Pierro  39   48 , G Pillant  23 , M Pillas  12 , F Pilo  4 , L Pinard  71 , I M Pinto  8   39   48   109 , M Pinto  23 , M Pinto  23 , K Piotrzkowski  27 , A Placidi  20   34 , E Placidi  26   50 , W Plastino  97   110 , R Poggiani  4   33 , E Polini  7 , E Porcelli  10 , J Portell  13   30   100 , E K Porter  22 , R Poulton  23 , M Pracchia  7 , T Pradier  80 , M Principe  39   48   109 , G A Prodi  46   111 , P Prosposito  62   63 , A Puecher  10   28 , M Punturo  20 , F Puosi  4   33 , P Puppo  26 , G Raaijmakers  10   42 , N Radulesco  18 , P Rapagnani  26   50 , M Razzano  4   33 , T Regimbau  7 , L Rei  41 , P Rettegno  5   6 , B Revenu  22   112 , A Reza  10 , A S Rezaei  26   50 , F Ricci  26   50 , S Rinaldi  4   33 , F Robinet  12 , A Rocchi  63 , L Rolland  7 , M Romanelli  51 , R Romano  1   2 , A Romero  14 , S Ronchini  15   53 , L Rosa  2   8 , D Rosińska  55 , S Roy  28 , D Rozza  61   72 , P Ruggi  23 , E Ruiz Morales  52 , P Saffarieh  10   43 , O S Salafia  56   57   113 , L Salconi  23 , F Salemi  45   46 , M Sallé  10 , A Samajdar  57 , N Sanchis-Gual  64   114 , A Sanuy  13 , A Sasli  90 , P Sassi  20   34 , B Sassolas  71 , S Sayah  71 , S Schmidt  28 , M Seglar-Arroyo  7 , D Sentenac  23 , V Sequino  2   8 , G Servignat  104 , Y Setyawati  28 , N S Shcheblanov  95   115 , M Sieniawska  27 , L Silenzi  20   21 , N Singh  55 , A Singha  9   10 , V Sipala  61   72 , J Soldateschi  25   96   116 , V Sordini  66 , F Sorrentino  41 , N Sorrentino  4   33 , R Soulard  18 , V Spagnuolo  9   10 , M Spera  35   36 , P Spinicelli  23 , C Stachie  18 , D A Steer  22 , J Steinlechner  9   10 , S Steinlechner  9   10 , N Stergioulas  90 , G Stratta  26   117   118   119 , M Suchenek  38 , A Sur  38 , J Suresh  27 , B L Swinkels  10 , A Syx  80 , P Szewczyk  55 , M Tacca  10 , N Tamanini  58 , A J Tanasijczuk  27 , E N Tapia San Martín  10 , C Taranto  62 , M Tonelli  4   33 , A Torres-Forné  64 , I Tosta E Melo  61 , E Tournefier  7 , A Trapananti  20   21 , F Travasso  20   21 , J Trenado  13 , M C Tringali  23 , L Troiano  48   120 , A Trovato  17   101 , L Trozzo  2 , K W Tsang  10   28   121 , K Turbang  49   122 , M Turconi  18 , C Turski  37 , H Ubach  13   30 , A Utina  9   10 , M Valentini  45   46 , S Vallero  6 , N van Bakel  10 , M van Beuzekom  10 , M van Dael  10   123 , J F J van den Brand  9   10   43 , C Van Den Broeck  10   28 , M van der Sluys  10   28 , A Van de Walle  12 , J van Dongen  10   43 , H van Haevermaet  49 , J V van Heijningen  27 , Z van Ranst  9 , N van Remortel  49 , M Vardaro  10   92 , M Vasúth  32 , G Vedovato  36 , P Verdier  66 , D Verkindt  7 , P Verma  76 , F Vetrano  24 , A Viceré  24   25 , J-Y Vinet  18 , S Viret  66 , A Virtuoso  17   101 , H Vocca  20   34 , R C Walet  10 , M Was  7 , N Yadav  38 , A Zadrożny  76 , T Zelenova  23 , J-P Zendri  36 , Y Zhao  22   79   124 , M Zerrad  11 ; Virgo Collaboration; H Vahlbruch  125 , M Mehmet  125 , H Lück  125 , K Danzmann  125
Affiliations
Free article

Frequency-Dependent Squeezed Vacuum Source for the Advanced Virgo Gravitational-Wave Detector

F Acernese et al. Phys Rev Lett. .
Free article

Abstract

In this Letter, we present the design and performance of the frequency-dependent squeezed vacuum source that will be used for the broadband quantum noise reduction of the Advanced Virgo Plus gravitational-wave detector in the upcoming observation run. The frequency-dependent squeezed field is generated by a phase rotation of a frequency-independent squeezed state through a 285 m long, high-finesse, near-detuned optical resonator. With about 8.5 dB of generated squeezing, up to 5.6 dB of quantum noise suppression has been measured at high frequency while close to the filter cavity resonance frequency, the intracavity losses limit this value to about 2 dB. Frequency-dependent squeezing is produced with a rotation frequency stability of about 6 Hz rms, which is maintained over the long term. The achieved results fulfill the frequency dependent squeezed vacuum source requirements for Advanced Virgo Plus. With the current squeezing source, considering also the estimated squeezing degradation induced by the interferometer, we expect a reduction of the quantum shot noise and radiation pressure noise of up to 4.5 dB and 2 dB, respectively.

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