Dans une pièce sombre, on entend à peine un murmure. Pour distinguer les mots, il faut s'approcher tout près – ou disposer de nombreux microphones sensibles. C'est à peu près le raisonnement des auteurs de ces travaux : ils placent des « oreilles » quantiques directement à l'intérieur du résonateur, là où une onde gravitationnelle à haute fréquence se transforme en écho électromagnétique.
Les détecteurs classiques, comme les immenses interféromètres, n'entendent pas les ondes gravitationnelles dans la gamme du gigahertz – la fréquence est trop élevée. Il faut une autre approche. L'installation comporte un puissant champ magnétique statique. Lorsqu'une onde gravitationnelle le traverse, un faible champ électrique apparaît – c'est l'effet Gerstenstein inverse. Le résonateur amplifie le signal, et de minuscules qubits supraconducteurs – des systèmes quantiques à deux niveaux – sont placés aux points où le champ est maximal. Chaque qubit agit comme un microphone sensible, prêt à capter la moindre oscillation.
Mais la véritable avancée réside dans la manière dont les qubits sont combinés. On les intrique dans un état de Dicke symétrique : tous les qubits se comportent comme un seul ensemble. Le signal ne se contente pas de s'additionner – sa probabilité croît quadratiquement avec le nombre de qubits. La sensibilité à l'amplitude de l'onde s'améliore selon une loi proche de la puissance inverse 3/4 du nombre de qubits. 800 qubits dans un réseau idéal offrent un gain d'un facteur cent mille par rapport à la limite d'un résonateur classique. C'est une étape décisive : l'interaction gravitationnelle est supprimée par l'échelle de Planck, mais l'effet quantique collectif perce ce mur.
Ainsi naît un détecteur de nouvelle génération pour la recherche des ondes gravitationnelles à haute fréquence. Il pourrait sonder l'époque qui a suivi le Big Bang ou capter des signaux provenant d'objets exotiques. La pièce sombre de l'Univers primordial cesse d'être silencieuse.
L'effet Gerstenstein inverse a été prédit dans les années 1960 : une onde gravitationnelle traversant un champ magnétique engendre une onde électromagnétique – elle transforme littéralement le frémissement de l'espace en lumière.
Dans le roman « Contact » de Carl Sagan, un signal extraterrestre est reçu par un réseau de radiotélescopes – ces travaux proposent un équivalent quantique pour les ondes gravitationnelles.