O echipă de fizicieni de la Massachusetts Institute of Technology (MIT) a creat un nou tip de materie, formată exclusiv din fotoni, cu ajutorul căreia calculul cuantic s-ar putea efectua cu ajutorul particulelor de lumină.

Interacțiunile dintre nucleele atomice, atomi și molecule stau la baza celei mai mari părți a materiei vizibile din jurul nostru.

O formă specială de materie este formată doar din fotoni. Fotonul este particula elementară responsabilă pentru fenomenele electromagnetice şi masa de repaus a acestuia este zero. Din acest motiv, fotonii interacționează, de obicei, foarte slab unii cu alţii.

Cu toate acestea, profesorul Vladan Vuletic și colegii lui de la MIT au demonstrat că fotonii pot interacţiona, în anumite condiţii, între ei ca şi cum ar avea masă, formând grupuri de fotoni sau „molecule fotonice”. Această realizare ar putea fi utilă pentru dezvoltarea calculatoarelor cuantice.

Interacțiunea dintre fotoni

Fizicienii au demonstrat că fotonii pot interacționa între ei în anumite condiţii. Credit: Christine Daniloff / MIT.

„Fotonii se pot deplasa foarte repede pe distanțe mari și din acest motiv folosim lumina pentru a transmite informații. Un exemplu în acest sens îl reprezintă fibra optică.

Am demonstrat că putem crea condiţiile necesare pentru ca fotonii să interacţioneze între ei. În consecinţă, aceştia ar putea fi folosiţi pentru a transmite informația cuantică într-un mod inedit și totodată util”, a declarat profesorul Vuletic.

Într-un studiu publicat în revista Science cercetătorii au anunţat că au observat grupuri de fotoni care au interacţionat şi s-au legat între ei precum atomii se unesc sub formă de molecule.

Cercetătorii au descoperit în cursul unor experimente că atunci când trimit un fascicul laser de intensitate mică printr-un nor de atomi de rubidiu, care a fost răcit până la o temperatură de doar câteva grade peste zero absolut, fotonii ies din nor în grupuri de doi sau trei fotoni. Această constatare evidenţiază o formă de interacțiune între fotoni, deoarece aceştia nu ies din nor în mod individual şi aleator.

Deşi fotonii nu au, în mod obișnuit, masă și se deplasează cu o viteză de 300.000 km pe secundă, cercetătorii au descoperit că fotonii grupaţi au dobândit o masă egală cu o fracțiune din masa unui electron şi că viteza de deplasare a acestora este de aproximativ 100.000 de ori mai mică decât a fotonilor individuali.

„Rezultatele noastre demonstrează interacţiunea dintre fotoni şi acest lucru înseamnă că ei pot fi folosiți pentru efectuarea unor calcule cuantice incredibil de complexe”, a declarat profesorul Vuletic.

În continuare cercetătorii vor căuta modalități prin care interacțiunea dintre atomi să nu fie de atracţie, ci de respingere.

„Aceasta este o direcţie nouă de cercetare, în sensul că nu știm la ce să ne așteptăm.

Respingerea fotonilor poate conduce la apariția unor structuri tridimensionale, cum ar fi un cristal format doar din lumină? Sau vom constata altceva? Deocamdată nu ştim”, a declarat profesorul Vuletic.

Sursă: Sci-News