Forskare från Ecole Polytechnique Federale de Lausanne har kopplat ett nytt material med ljus på nivån av en enda foton. Prestationen öppnar möjligheter för bättre kontroll och förståelse av egenskaperna hos kvantkorrelerade system, där teoretiska beräkningar är svåra.

Det finns en stor grupp av material som fysiker refererar till som "starkt korrelerade, " som inkluderar isolatorer och elektroniska material som har ovanliga elektroniska och magnetiska egenskaper, eller till och med neutroner i neutronstjärnor. Deras egenskaper beror på det faktum att deras beståndsdelar interagerar mycket starkt med varandra:nya funktioner dyker upp på kollektiv nivå, som inte finns i isolerade partiklar.

De unika egenskaperna hos starkt korrelerade material är ofta tekniskt användbara, och används därför i supraledande magneter och magnetisk lagringsteknik, men också i de framväxande "kvantteknikerna".

Nu, forskare ledda av Jean-Philippe Brantut vid EPFL:s Institute of Physics, har upptäckt det första komplexet, starkt korrelerat material vars beståndsdelar är starkt kopplade till ljus på singelfotonnivå. Materialet är vad forskarna kallar en "Fermigas, " som i grunden är en gas av neutrala atomer som kyls ner mycket nära den absoluta nollpunkten. Där, atomer som tillhör samma familj av partiklar än elektroner eller neutroner uppvisar liknande starka korrelationseffekter.

Genom att placera denna Fermi -gas mellan två högreflekterande optiska speglar, en "låda för ljus, " forskarna upptäckte att interaktioner med ljus kan göras oöverträffat starka. "Vi kommer nu att använda detta för att bättre kontrollera och förstå egenskaperna hos kvantkorrelerade system, där teoretiska beräkningar är svåra, " säger Brantut. "Omvänt, detta skulle kunna göra det möjligt att ytterligare använda starkt korrelerad materia för kvantteknologiapplikationer, där gränssnitt med ljus är en förutsättning."