Un micrófono ultrapreciso intenta captar el susurro de una galaxia lejana. Pero el propio micrófono tiembla por el calor: sus átomos bailan como palomitas en una sartén. Los físicos llaman a este baile ruido térmico, y a menudo ahoga las señales débiles. En los detectores de ondas gravitacionales —instrumentos que captan el temblor del propio espacio— la situación es similar. Los investigadores han ideado un indicador simple: la fracción de ruido cuántico. Muestra si se puede mejorar el instrumento con trucos cuánticos, como la luz comprimida (cuando se reduce la incertidumbre de una característica a expensas de otra, como si se apretara un globo: más fino en un lugar, más grueso en otro).
Resulta que para casi todos los detectores de alta frecuencia —aquellos que escuchan el cosmos en frecuencias de miles a miles de millones de oscilaciones por segundo— la fracción de ruido cuántico es cercana a cero. El calor domina por completo, y ningún truco cuántico ayudará hasta que el instrumento se enfríe a temperaturas ultrabajas. Solo un tipo de dispositivo escapa de esta esclavitud térmica. Es un pequeño resonador acústico: en esencia, un cristal que suena a una frecuencia de 1 gigahercio, como un diapasón en miniatura. Cuando se enfría a 10 milikelvin (cien veces más frío que la temperatura de la radiación cósmica de fondo), la fracción de ruido cuántico se dispara hasta 0,98. Casi una plataforma ideal para experimentos cuánticos.
Pero incluso si se reuniera un ejército de 10 000 de estos resonadores y se les aplicara compresión cuántica, la sensibilidad seguiría siendo un billón de veces peor de lo necesario para escuchar el rumor cósmico de los primeros instantes del universo. La brecha es colosal, y sugiere que el problema principal no está en la mecánica cuántica, sino en la precisión ingenieril ordinaria. Hay que mejorar los propios materiales, el aislamiento de vibraciones y otros parámetros clásicos; solo entonces los trucos cuánticos podrán lograr un verdadero avance.
Así que la búsqueda de ondas gravitacionales de alta frecuencia se parece a intentar oír un susurro en un concierto de rock: primero hay que apagar el estruendo de los tambores térmicos, y solo después ajustar el oído cuántico.
La temperatura de 10 milikelvin es tan baja que el movimiento térmico de los átomos casi se detiene: oscilan con una amplitud menor que el tamaño del núcleo atómico.