Los observatorios de ondas gravitacionales se asemejan a un oído atento que escucha los lejanos retumbos de catástrofes cósmicas. Para percibir el débil susurro de los agujeros negros en fusión, los detectores de ondas gravitacionales utilizan luz especialmente preparada, denominada vacío comprimido. Esta luz suprime el ruido cuántico natural, permitiendo que los instrumentos miren más allá del límite cuántico estándar.

Sin embargo, este enfoque tiene un talón de Aquiles: la inestabilidad de fase (en términos simples, el temblor de la onda de luz) reduce la eficacia. El vacío comprimido funciona perfectamente solo cuando las pérdidas de luz son pequeñas y la fase es estable. Pero en la realidad siempre hay pequeñas pérdidas — digamos, se pierde el 5% de los fotones — y ruido de fase, por ejemplo, 200 milirradianes. En estas condiciones, los autores del trabajo decidieron buscar estados cuánticos más robustos.

Mediante optimización numérica, los científicos exploraron el paisaje de pérdidas y ruido de fase para encontrar estados que superen a cualquier estado gaussiano (los habituales, 'en forma de campana' en sentido matemático). Y encontraron tres clases de estos estados invisibles: similares a los de Fock (con un número definido de fotones), similares a la fase cúbica y estados con simetría rotacional discreta. Con un número promedio de fotones en el haz de entrada de no más de cinco, estos estados no estándar ofrecen una ganancia de hasta 2,2 decibelios — aproximadamente un 65% mejor en sensibilidad.

Curiosamente, la ventaja de los estados no gaussianos se mantiene incluso cuando se utiliza el método de medición más simple: la detección homodina (en esencia, medir una cuadratura del campo). Esto significa que el nuevo enfoque no requiere equipos extremadamente complejos. Los detectores del futuro podrán captar señales aún más silenciosas desde las profundidades del Universo, ya sean ondas gravitacionales u otra cosa.