Le faisceau laser dans le tunnel de plusieurs kilomètres tremble au passage d'une onde gravitationnelle — mais ce tremblement est à peine perceptible, de l'ordre de fractions du diamètre d'un proton. Pour entendre ce murmure du cosmos, les physiciens tirent du laser tout ce qu'ils peuvent. Ils s'appuient généralement sur la limite quantique de Cramér-Rao (la borne de précision de toute mesure) — mais celle-ci, comme on l'a découvert, est trop optimiste pour les détecteurs réels.
Dans un instrument réel, la lumière est comprimée, filtrée, elle se perd sur les miroirs — et le bruit quantique change de forme. Les auteurs de l'étude ont construit une hiérarchie plus stricte : la limite habituelle, la limite de Holevo (une limite quantique plus réaliste) et ce que donne la lecture homodyne classique (la méthode utilisée dans LIGO). Il s'avère que ces trois niveaux se manifestent déjà dans les données des antennes gravitationnelles — simplement personne n'y prêtait attention.
Les chercheurs ont trouvé comment atteindre cette limite sans pertes superflues. Leur schéma de lecture est matériellement simple : il n'ajoute pas de bruit supplémentaire et ne nécessite pas de miroirs additionnels. La simulation pour LIGO a montré qu'une telle approche augmenterait le taux de détection des fusions de trous noirs et d'étoiles à neutrons de 25 % en tout. Le cosmos deviendra plus audible — et peut-être nous parlera-t-il de ce que nous ne savons pas encore.
Une onde gravitationnelle issue de la fusion de deux trous noirs étire et comprime le bras de quatre kilomètres du détecteur de moins d'un millième du diamètre d'un proton — un peu comme mesurer la distance jusqu'à Alpha du Centaure avec une précision de l'épaisseur d'un cheveu humain.
Dans le roman « Contact » de Carl Sagan, un signal extraterrestre arrive via les ondes gravitationnelles — et les détecteurs terrestres le captent à peine ; la nouvelle méthode de lecture pourrait donner à l'humanité quelques secondes supplémentaires pour préparer une réponse.