相距4公裡的兩面鏡子窺視到黑洞合併！人類最精密的機器就此誕生

由於引力波的影響微乎其微，LIGO觀測站為了提高探測引力波的靈敏度，需要增加每個雷射束合成以前通過長臂的次數。但這個辦法也存在一些技術漏洞。例如，LIGO引力波探測儀靈敏度之高導致其很容易吸收光束中的空氣分子。

2015年，雷射幹涉引力波觀測站LIGO首次觀測到黑洞的合併現象，同時科學家還發現這一現象發生的同時，還產生巨大的引力波釋放，能量竟為太陽質量的3倍。引力波不會對周圍的物質產生任何大的影響，也就是說我們要離整個黑洞合併現象非常近才有可能感受到引力波的存在。因此，科學家很難成功觀測到距離地球數百萬光年的黑洞合併釋放出的引力波。

LIGO觀測站測量位移的設備是一對距離4千米的鏡子，假設引力波足夠強大並且被LIGO觀測站捕捉到，那麼記錄下來的反射鏡位移量也僅佔一個質子寬度的千分之幾，堪稱人類最精密的機器，就此誕生！作為時空內泛起的漣漪，科學家之所以有可能探測到引力波是因為，它經過物體時會留下痕跡，例如造成構成物體的粒子產生些許位移。

對此，LIGO觀測站一般採用的是雷射幹涉儀測量設備。光和波的特性相似，當重疊在一起的時候會發生合併現象。如果是同相位的光，就會成為很亮的雷射，而如果光無法同步，就會變暗甚至消失。LIGO觀測站要做的事是在一開始就把同相位的光分開，其中一束光通過LIGO的一個長臂，另一束則通過另一個長臂，每個長臂達4千米。然後光束再從反射鏡反射成一束光，這束光最終會被科學家盡收眼底。LIGO觀測站兩面反射鏡的距離會影響合成光束的亮度。

由於引力波的影響微乎其微，LIGO觀測站為了提高探測引力波的靈敏度，需要增加每個雷射束合成以前通過長臂的次數。但這個辦法也存在一些技術漏洞。例如，LIGO引力波探測儀靈敏度之高導致其很容易吸收光束中的空氣分子。真空區的氣壓遠遠低於地球大氣層的氣壓與星系際空間。在LIGO真空系統下，鏡子的位移僅通過重力實現。一切布置都近乎完美，以至於科學家發現，就算在這種完美的隔離環境下，LIGO探測儀還是容易受到真空中量子噪音的幹擾。德國物理學家海森堡曾發表量子力學的不確定性原理，從此量子系統因這一特性聞名。這個原理在真空環境下也不例外。在真空中，也會出現量子漲落現象，從而引發光束相位的偏差。就好比在大海中行駛的一支船隊，面對洶湧的海浪是很難聚集到一起的。在量子力學的不確定原理中，一個量越確定，另一個量就越不確定。換言之，科學家可以提高光亮度的不確定性，以確保雷射光束的同相位。這就是所謂的量子壓縮光技術。

由鏡子和特殊晶體構成的光參量振蕩器是實現這一技術的主要設備。該設備內的晶體和光接觸的時候，可以將光相位改變幅度降到最低。隨之產生的是光振幅變大，不過這個不是探測重點。通過量子壓縮光技術的升級，LIGO觀測站將大大提高其探測靈敏度。從此以後，科學家不僅能更接近已探測到的黑洞合併現象，還可以發現曾經無法探測到的新黑洞合併現象。