Un láser es como un diapasón que suena en una sola nota. Pero incluso en el silencio absoluto, su sonido tiembla un poco. Antes se creía que ese temblor —los empujones aleatorios debidos a la emisión espontánea de luz por los átomos dentro del láser— era el límite principal de precisión. El nuevo trabajo muestra que hay una segunda fuente de ruido, más silenciosa pero omnipresente.
Los autores dedujeron que el desplazamiento mínimo de frecuencia (cuán débil señal aún se puede detectar) para un láser monomodo ideal es la media geométrica entre el ancho de banda de medición y el ancho de línea de Schawlow-Townes, multiplicada por un coeficiente. En ciertas condiciones, este coeficiente puede ser mucho mayor que uno. En otras palabras, la sensibilidad récord no es simplemente una línea estrecha, sino un equilibrio entre la velocidad de medición y el ruido de fase fundamental.
Se probaron tres esquemas: un interferómetro de Mach-Zehnder de brazos desiguales, un resonador pasivo de Fabry-Pérot y heterodinaje con un láser de referencia. Para cada uno se encontraron las condiciones en las que el ruido del vacío deja de ser un fondo imperceptible y comienza a dictar el límite. Esto es importante para sensores que detectan ondas gravitacionales, monitorean la sismicidad o buscan materia oscura.
El ruido del vacío no es solo una construcción teórica. En óptica cuántica, realmente añade incertidumbre a las mediciones, como si el vacío mismo 'brillara' ligeramente.