Два массивных тела в квантовом состоянии похожи на пару танцоров, которые должны двигаться синхронно, но рядом шумит оркестр. Каждая гравитационная волна — это музыкант, сбивающий их с ритма. Учёные выяснили, как именно этот шум разрушает квантовую суперпозицию — способность частицы быть в двух местах одновременно.
Раньше было неясно, как правильно описать этот процесс математически, потому что стандартные методы не позволяли чётко отделить систему от окружения. Учёные применили новый подход — перенастройку координат, которая позволила импульсу системы зависеть только от её собственных наблюдаемых величин. Это как если бы дирижёр пересадил музыкантов так, чтобы их звук не мешал танцорам слышать друг друга.
В результате было получено уравнение, которое показывает, что скорость разрушения квантового состояния пропорциональна квадрату расстояния между массами. Это значит, что увеличение расстояния не только повышает чувствительность к гравитационным волнам, но и ускоряет потерю квантовой когерентности. Теперь учёные могут оценить этот эффект в будущих экспериментах и лучше понять, как гравитация влияет на квантовый мир.
Темп декогеренции пропорционален квадрату расстояния между массами. Это означает, что увеличение базовой длины интерферометра не только повышает чувствительность к гравитационным волнам, но и ускоряет потерю квантовой когерентности — своеобразная плата за размер.
Идея о том, что гравитационные волны могут разрушать квантовые суперпозиции, перекликается с концепцией «квантового пены» в романе Грега Игана «Лестница Шильда», где флуктуации пространства-времени влияют на квантовые процессы.