Во-первых: мне кажется, я этот текст уже где-то читал в ЖЖ. Не подскажете, где? У меня ужасная память.

В силу этого последняя строка становится двусмысленной: то ли не сомневайся в том, что я люблю - так воспринимает Полоний; то ли и не подозревай, что я люблю.

Я не вижу здесь никакой двусмысленности. Во-первых, следующие же строки говорят "I love thee best, O most best, believe it." Это настолько недвусмысленно, насколько только возможно. Это слова Гамлета, а не Полония.
Во-вторых, "never doubt I love" просто не может по-английски быть понято как "не подозревай, что я люблю". Это совершенно однозначная фраза.

Ни один из переводов не сохранил двусмысленность оригинала.

Мне кажется, что в оригинале нет двусмысленности.

Вслед за Полонием...

... и Гамлетом! "I love thee best".

...переводчики сочли письмо признанием в любви. Более того, Б. Пастернак и В. Рапопорт заменили ворос веры в конкретные и общейзвестные доктрины Аристотеля (звезды состоят из огня; Солнце движется вокруг Земли) абстрактной верой "дневному свету" или "звезде в ночи".

Это действительно неудачно.