Камертон звенит одной нотой, пока его не коснётся дрожь пола. Фотон в пустом пространстве похож на такой камертон: его поляризация может быть строго вертикальной или горизонтальной, и это чистое квантовое состояние. Но пространство вокруг не пустое. Его пронизывают гравитационные волны, которые тянут и сжимают всё, что встречают на пути. Декогеренция — это и есть тот момент, когда дрожь пола начинает сбивать тон камертона.

В прошлых работах этот процесс считали для скалярного поля, то есть для объекта, у которого нет направления. Фотон сложнее: у него есть поляризация, и нужно следить, чтобы расчёт не зависел от того, как мы смотрим на систему. Авторы новой статьи обошли эту трудность, выбрав в качестве часов само гравитационное поле. Такой приём называют реляционными часами, но суть проста: время задаётся не внешним наблюдателем, а самим ходом событий.

В итоге получилось уравнение, которое описывает, как фотон постепенно теряет квантовую чистоту. В нём нет упрощений, которые обычно делают, чтобы расчёт стал проще: ни марковского приближения, ни вращательно-волнового. Это означает, что уравнение применимо и в тех случаях, когда гравитационный шум меняется быстро.

Практическая польза появится не завтра, но она есть. Если удастся измерить, как гравитационный фон стирает квантовую чистоту одиночного фотона, это станет проверкой идей квантовой гравитации. А пока модель напоминает: даже в самой пустой комнате пол всегда немного дрожит.