В тёмной комнате едва слышен шёпот. Чтобы разобрать слова, нужно подойти вплотную — или расставить много чувствительных микрофонов. Примерно так рассуждают авторы новой работы: они размещают квантовые «уши» прямо внутри резонатора, где высокочастотная гравитационная волна превращается в электромагнитное эхо.

Обычные детекторы, вроде огромных интерферометров, не слышат гравитационные волны гигагерцового диапазона — слишком высокая частота. Здесь нужен иной подход. В установке стоит мощное постоянное магнитное поле. Когда сквозь него проходит гравитационная волна, рождается слабое электрическое поле — это обратный эффект Герценштейна. Резонатор усиливает сигнал, а крошечные сверхпроводящие кубиты — квантовые системы с двумя уровнями — сидят в точках, где поле максимально. Каждый кубит работает как чуткий микрофон, готовый уловить колебание.

Но настоящий прорыв — в том, как кубиты объединяются. Их запутывают в симметричное состояние Дике: все кубиты ведут себя как единое целое. Тогда сигнал не просто суммируется — его вероятность растёт квадратично с числом кубитов. Чувствительность к амплитуде волны улучшается по закону, близкому к обратной степени 3/4 от числа кубитов. 800 кубитов в идеальной сети дают выигрыш в сто тысяч раз по сравнению с пределом обычного резонатора. Это решающий шаг: гравитационное взаимодействие подавлено планковским масштабом, но коллективный квантовый эффект пробивает эту стену.

Так рождается детектор нового поколения для поиска высокочастотных гравитационных волн. Он может заглянуть в эпоху сразу после Большого взрыва или уловить сигналы от экзотических объектов. Тёмная комната ранней Вселенной перестаёт быть безмолвной.