Свет в детекторе гравитационных волн бегает по многокилометровым тоннелям, отражаясь от зеркал. Идеально ровный луч похож на гладкую простыню, которую держат за углы. Но стоит одному зеркалу наклониться на ширину атома — и простыня идёт складками: в луче просыпаются «паразитные» узоры, более сложные световые пятна.
Раньше такие складки считали мусором. Казалось, свет из них выпадает из игры, и чувствительность падает. Авторы статьи построили модель, где эти узоры не пропадают, а перетекают друг в друга. Оказалось, перекос зеркал действует как переводчик: он не уничтожает сообщение, а переписывает его на другой язык — язык высших мод, то есть более замысловатых световых узоров.
Главный сюрприз — квантовая запутанность. Когда зеркала перекошены, простая гладкая мода и сложные узоры оказываются связаны невидимой нитью: состояние одного мгновенно отзывается на состояние другого. Авторы проверили это строгим математическим критерием — он называется положительная частичная транспозиция. Такой запутанный свет можно не выбрасывать, а использовать, чтобы выудить сигнал из шума хитрее, чем раньше.
Перекос оптики в гравитационно-волновом детекторе — не поломка, а перестройка светового оркестра. Дирижёр-лазер взмахивает палочкой, а инструменты-моды начинают играть не в унисон, а сложным многоголосием. И в этом многоголосии можно расслышать то, что заглушалось раньше.
Зеркала в LIGO весят по 40 килограммов и подвешены на стеклянных нитях толщиной с человеческий волос, чтобы изолировать их от малейшей дрожи Земли.
В романе «Контакт» Карла Сагана инопланетный сигнал ловят с помощью сети радиотелескопов, но технология квантового усиления могла бы уловить шёпот самих звёзд.