Simuleringar utförda av fysiker vid universitetet i Wien ger bevis på att en enda foton samtidigt kan excitera två angränsande atomer. Detta fenomen, känt som "Förster resonansenergiöverföring" (FRET), har observerats i experiment som involverar flera fotoner, men detta är första gången det har visat sig inträffa med en enda foton.

FRET uppstår när en exciterad atom överför energi till en angränsande atom genom en icke-strålningsprocess. Energiöverföringen förmedlas av en virtuell foton, som faktiskt inte emitteras eller absorberas. I fallet med en-foton FRET, utbyts den virtuella fotonen mellan de två atomerna samtidigt, vilket gör att båda atomerna kan exciteras samtidigt.

Simuleringarna utfördes med hjälp av en kvantmekanisk modell av två atomer som interagerar med en enda foton. Modellen visade att sannolikheten för singelfoton FRET är mycket liten, men den är fortfarande signifikant nog att upptäckas i experiment.

Forskarna tror att en-foton FRET skulle kunna användas för att utveckla ny teknik för kvantberäkning och kvantkommunikation. Till exempel kan en-foton FRET användas för att skapa en kvantintrassling mellan två atomer, vilket är en nyckelresurs för kvantberäkning.

Studien publicerades i tidskriften Physical Review Letters.