Лазерный луч в многокилометровом тоннеле дрожит от проходящей гравитационной волны — но дрожит едва заметно, на доли диаметра протона. Чтобы расслышать этот шёпот космоса, физики выжимают из света всё, что можно. Обычно они опираются на квантовый предел Крамера — Рао (границу точности любого измерения) — но тот, как выяснилось, слишком оптимистичен для реальных детекторов.
В настоящем приборе свет сжимают, фильтруют, он теряется на зеркалах — и квантовый шум меняет форму. Авторы работы построили более строгую иерархию: обычный предел, граница Холево (более реалистичная квантовая граница) и то, что даёт привычное гомодинное считывание (метод, используемый в LIGO). Оказалось, что эти три уровня уже проявились в данных гравитационных антенн — просто на них не обращали внимания.
Исследователи придумали, как добраться до этого предела без лишних потерь. Их схема считывания аппаратно проста: она не добавляет нового шума и не требует дополнительных зеркал. Моделирование для LIGO показало: такой подход увеличит темп обнаружения слияний чёрных дыр и нейтронных звёзд на целых 25%. Космос станет слышнее — и, возможно, заговорит о том, чего мы ещё не знаем.
Гравитационная волна от слияния двух чёрных дыр растягивает и сжимает четырёхкилометровое плечо детектора меньше чем на одну тысячную диаметра протона — примерно как измерить расстояние до альфы Центавра с точностью до толщины человеческого волоса.
В романе «Контакт» Карла Сагана инопланетный сигнал приходит через гравитационные волны — и земные детекторы едва его улавливают; новый метод считывания мог бы подарить человечеству лишние секунды на подготовку ответа.