1916年，在广义相对论发表不久后，爱因斯坦通过计算表明，巨大的、加速的物体会扰乱和扭曲时空，产生所谓的时空涟漪，也就是引力波。然而，直到2015年，激光干涉引力波观测台（LIGO）才首次直接探测到引力波——它是由两个黑洞并合在一起产生的。LIGO之所以成功，核心就在于它能够在仅为人类头发丝的1万万亿分之一的尺度上，测量时空结构的拉伸和挤压。
不过，LIGO的精度也一直受到量子物理定律的限制，这是因为在非常微小的亚原子尺度上，真空里充满了微弱的量子噪声，它们会干扰LIGO的测量、限制探测器的灵敏度。
现在，在LIGO的研究人员在《物理评论X》杂志上报告了一项名为“量子挤压”（quantum squeezing）的技术的重大进展。他们发展出了一种“频率相关挤压”技术，极大地提高了LIGO所能探测到的频率范围，使LIGO可以捕捉到比以前多60%的引力波事件。
根据量子物理学定律，包括光子在内的粒子会在真空中随机“进出”，产生量子噪声，给LIGO基于激光的测量带来一定程度的不确定性。量子挤压起源于20世纪70年代末，是一种消除量子噪声的方法。更具体地说，它是一种为了进行更精确的测量，将噪声从一个地方推向另一个地方的方法。
LIGO是一个L型的探测器，有两个互相垂直的长为4000米的长臂。其工作原理是将一束激光被分成两束，并沿着两臂传播。
在两臂的末端设有反射镜，激光会击中反射镜，然后返回到分束器。由于光的波长是相等的，两束光在相遇时会发生干涉，并完全抵消，也就是相消干涉。当引力波“扫过”地球时，情况就不一样了。引力波会使地球周围的时空扭曲，导致两臂的长度将受到影响，一个臂略微地长于另一个臂。这种有节奏地对两臂的拉伸和挤压会持续到引力波完全通过。
这时，激光在返回分光束后并进行干涉时，便不再能完全相消，从而使得探测器可以记录到干涉图样，揭示引力波的存在。
然而，正如前面提到的，这种挤压是有代价的。激光中的量子噪声并没有被完全消除，而是将频率上的噪声转移到了振幅上——它使激光的频率（或者说时间）更精确，而振幅（或者说功率）更加不精确。如此一来，更强大的激光束会推动LIGO的反射镜，产生与较低频的引力波相对应的噪声，从而削弱了探测器捕捉低频引力波的能力。这意味着，尽管使用挤压技术可以在某些方面减少混乱，但其他方面仍然受到物理学定律的约束。
在新发表的研究中，LIGO团队用一种最简单的、低成本的方法，给出了解决方案。研究人员发展出了一个长300米的频率相关光腔，使得LIGO可以根据引力波的频率，以不同的方式对光进行挤压，从而减少LIGO在整个频率范围内的噪声。
现在，凭借这种频率相关挤压腔，LIGO超越了量子极限，可以探测到更多的黑洞和中子星并合事件，进行更多的天文学研究，帮助天文学家更好地了解中子星如何相互撕裂，并了解更多关于中子星内部的信息。这些结果也对未来的量子技术，如量子计算机和其他微电子技术以及基础物理实验，产生了积极的影响。科学家可以把从LIGO学到的东西，应用到其他需要在亚原子尺度上以极高的精度进行测量的问题上。