از نوع جدید ماده‌ فوتونی چه می‌دانید؟

مجله علمي ايلياد/ حالات محدودِ ذرات پُرجرم مثل هسته‌ها، اتم‌ها يا مولکول‌ها، درواقع دنياي مرئي اطراف ما را تشکيل مي‌دهند. درمقابل، ذرات انفرادي نور به‌نام «فوتون»‌ها معمولاً فعل و انفعال ضعيفي دارند. پروفسور «ولادان ولتيک» و همکارانش در MIT، اثبات کرده‌اند که فوتون‌ها مي‌توانند به گونه‌اي ساخته شوند که با يکديگر فعل و انفعال داشته باشند، دستاوردي که مي‌تواند راه را به سوي استفاده از فوتون‌ها در محاسبات کوانتومي باز کند. پروفسور ولادان گفت: «فوتون‌ها مي‌توانند به سرعت در مسافت‌هاي طولاني حرکت کنند و مردم براي انتقال اطلاعات از نور مثلاً در فيبرهاي نوري، کمک بگيرند. اگر فوتون‌ها بتوانند بر يکديگر تاثير بگذارند، آنگاه اگر بتوانيد اين فوتون‌ها را گير بيندازيد و البته ما اين کار را کرده‌ايم، مي‌توانيد از آن‌ها استفاده کرده تا اطلاعات کوانتومي را به‌طرز جالب و سودمندي توزيع کنيد.» در مقاله‌اي که در مجله‌ي Science منتشر شده، محققان گزارش مي‌دهند که گروه‌هايي از سه فوتون را مشاهده کرده‌اند که با يکديگر فعل و انفعال برقرار مي‌کنند و در عمل به يکديگر مي‌چسبند تا نوعي کاملاً جديدي از ماده‌ي فوتوني را ايجاد کنند. در آزمايش‌هاي کنترل‌شده، آن‌ها دريافتند که وقتي پرتوي ليزري خيلي ضعيف را از طريق ابر متراکمي از اتم‌هاي «روبيديم فراسرد» تابش دهند، به‌جاي اينکه ابر را به‌صورت تکي برانگيخته کنند، فوتون‌هاي فاصله‌دار، فوتون‌هايي که به‌صورت جفتي يا سه‌تايي به يکديگر چسبيده‌اند، نوعي فعل و انفعال که همان جذب است را تجربه مي‌کنند. درحالي‌که فوتون‌ها معمولاً هيچ جرمي ندارند و با سرعت ۳۰۰ هزار کيلومتر بر ثانيه حرکت مي‌کنند، محققان دريافتند که فوتون‌هاي محدود درواقع کسري از جرم الکترون را به‌دست آورده‌اند. اين ذرات نوري که به تازگي کم وزن شده‌اند، نسبتاً کُند بوده و تقريباً ۱۰۰ هزار بار آهسته‌تر از فوتون‌هاي عاديِ بدون فعل و انفعال حرکت مي‌کردند. پروفسور ولتيک، گفت: «نتايج ما ثابت مي‌کند که فوتون‌ها مي‌توانند با يکديگر فعل و انفعال برقرار کنند يا همديگر را گير بيندازند. اگر به گونه‌اي ساخته شوند که به روش‌هاي ديگري با يکديگر فعل و انفعال برقرار کنند، ممکن است از عمليات خيلي سريع آن‌ها جلوگيري شود، به‌ويژه در محاسبات کوانتومي به‌شدت پيچيده. فعل و انفعال فوتون‌هاي انفرادي رويايي دور و دراز براي چندين دهه بوده است. همچنان که به جلو پيش مي‌رويم، نويسندگان به دنبال روش‌هايي براي برقراري فعل و انفعالات ديگري مثل دفع هستند. در دفع، فوتون‌ها يکديگر را همانند توپ‌هاي بيليارد پراکنده مي‌کنند. پروفسور گفت: «اين کار کاملاً جديد است، چون حتي نمي‌دانيم گاهي اوقات از لحاظ کيفي بايد چه انتظاري داشته باشيم. با دفع فوتون‌ها، آيا آن‌ها مي‌توانند به گونه‌اي باشند که الگوي منظمي را تشکيل دهند، همانند کريستال نور؟ يا اتفاق ديگري خواهد افتاد؟ اين قلمرويي ناشناخته است.»