Fizičari su uspješno razvili novi instrument koji značajno smanjuje buku kvantne razine koja je do sada ograničavala sposobnost eksperimenata da uoče gravitacijske valove. Smatra se da sudari između masivnih crnih rupa i zvijezda stvaraju te valove u prostor-vremenu koji su prvi put otkriveni 2015. Ukupno je do sada u potpunosti potvrđeno oko 11 detekcija.

Uređaj označava veliko poboljšanje laserskog interferometra gravitacijsko-valnog opservatorija ili LIGO-a (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), povećavajući njegov raspon otkrivanja za 15%. Budući da je nebo sfera, znanstvenici očekuju da će moći otkriti oko 50% više gravitacijskih valova. Sada predviđaju da će uhvatiti desetke tih rijetko otkrivenih događaja, što bi moglo transformirati njihovo razumijevanje fenomena. Zajednička suradnja grupa koje su sudjelovale na projektu rezultirala je objavom njihovih otkrića u časopisu Physical Review Letters.

"Ovo je zapravo prekretnica, jer sada stvarno možemo raditi statistiku" sa svim tim detekcijama, rekla je Lisa Barsotti, astrofizičarka s MIT-a. "To postaje novo doba u astronomiji gravitacijskih valova."

LIGO-ini detektori u Hanfordu, Washingtonu i Livingstonu u Louisiani otkrivaju nadolazeći gravitacijski val pomoću divovskih interferometara. To uključuje lasere koji odskaču od ogledala i putuju duž dvije ruke u obliku slova L duljine 4 kilometra. Gravitacijski val napreže ruke uređaja tako da par laserskih zraka izađe iz faze.

Ali sposobnost fizičara da otkriju tako mali signal ograničena je naizgled nepremostivim kvantnim šumom, zbog slučajnih fluktuacija koje malo moduliraju vrijeme dolaska fotona, najmanjih kvantnih komadića laserske svjetlosti. Da bi to ispravili, Barsotti i njezini kolege koriste kvantni "stiskač" (eng. squeezer), kristal u šupljini ruku interferometra koji manipulira interakcijama lasera i kvantnog vakuuma i proizvodi manje fluktuacije među
fotonima.

Postignuće je objedinilo stručnost u kvantnoj fizici i astrofizici te omogućilo mnogo osjetljivije detekcije crnih rupa i iznimno gustih neutronskih zvijezda dok se sudaraju. Drugi objekti koji se sudaraju, poput eksplozija supernove i tipičnijih zvijezda, stvaraju gravitacijske valove koji su još uvijek premali da bi se uhvatili s trenutnim tehnologijama.

Slični kvantni uređaji za "stiskanje" također su bili testirani od strane LIGO-vog europskog kolege u Advanced Virgo, koristeći detektore izgrađene u sjevernoj Italiji. Barsotti predviđa da će kvantno stisnuto svjetlo postati standard za sve detektore sljedeće generacije, poput predloženog Cosmic Explorer, koji bi imao ruke koje se protežu 40 kilometara na tlu, dodatno povećavajući njegovu osjetljivost.