Всем известно, что если направить свет от двух фонариков друг на друга, то лучи сольются в единую, более яркую полосу света. Это объясняется тем, что фотоны света не взаимодействуют между собой, а скорее проходят друг через друга.

Физики из Массачусетского технологического института (MIT) решили разработать способ, при котором фотоны смогут взаимодействовать между собой, создавая новые формы света. В ходе эксперимента у ученых получилось соединить между собой три частицы света, образовав совершенно новый вид света.

Исследователи пояснили, что подобные эксперименты уже проходили в 2013 году, когда удалось зафиксировать взаимодействие пары фотонов. В новой же работе физики смогли связать три и более световые частицы.

В ходе эксперимента они пропустили очень слабый лазерный луч сквозь облако ультрахолодных атомов рубидия и на выходе отметили, что фотоны объединены в пары и триплеты. В отличие от свободных фотонов, не имеющих массы и двигающихся со скоростью 300 000 километров в секунду, фотоны в эксперименте приобрели массу доли электрона и замедлились примерно в 100 тысяч раз.

Немногочисленные фотоны, проходя через плотное рубидиевое облако, перескакивают с одного атома на другой, при этом они становятся так называемыми поляритонами — наполовину фотонами, наполовину атомами. Связанные фотоны можно рассматривать в качестве запутанных, что позволяет использовать их в оптоволокне и открывает новые возможности для передачи информации в квантовых вычислениях, объяснили физики MIT.

Таким образом, они могут взаимодействовать между собой, соединяясь через свои атомные составляющие. Когда поляритоны выходят из облака, они вновь превращаются в фотоны, но «запоминают» свое физическое состояние внутри облака.

В своей работе физики также предложили способы для увеличения устойчивости образовавшихся поляритонов: в частности, это использование атомных облаков большего размера и изменение формы и площади лазерного пучка.