A Harvard és az MIT közös kutatócsoportja megvalósította, amit mindeddig csak a Star Wars-univerzumban láthattunk: fotonokat kapcsoltak össze molekulákhoz hasonló konstrukciókká az anyag egy teljesen új formáját hozva létre ezzel. Ahogy Mikhail Lukin, a kutatás vezetője elmondta, az eredmény sok ponton ellentmond azoknak a dolgoknak, amelyeket az elmúlt évtizedek során a fénnyel kapcsolatban valóságosnak hittünk. A fotonok tömeggel nem rendelkező részecskék, amelyekkel kapcsolatban mindeddig azt gondoltuk, hogy nem lépnek interakcióba egymással, mondja a szakértő. Ha két lézersugarat egymás felé fordítunk, azok fotonjai egyszerűen átsiklanak egymáson.

A „fotonikus molekulák” esetében azonban ez nem igaz: ezekben a fotonok nem úgy viselkednek, mint a lézernyalábokban, hanem leginkább ahhoz hasonlíthatók, ahogy a fénykard működését elképzeljük. Ahogy Lukin elmondta, a legtöbb esetben igaz ugyan, hogy a fotonok nem lépnek interakcióba egymással, a szakértőknek azonban most sikerült egy olyan közeget kreálniuk, ahol a fény részecskéi olyan erős kölcsönhatásokba lépnek, mintha tömeggel rendelkeznének, és képessé válnak ahhoz hasonlóan egymáshoz kapcsolódni, ahogy az atomok a molekulákban teszik. Ennek elméleti lehetőségét már viszonylag régóta fontolgatják a szakértők, ez az első alkalom azonban, hogy ténylegesen sikerült létrehozni ezt a különleges anyagfajtát.

Lukin szerint a fénykard-analógia nagyon is helytállónak tekinthető ebben az esetben, hiszen a fotonok a közegben valóban úgy viselkednek, ahogy azt a jedik közkedvelt fegyverének pengéjét alkotó részecskékről elképzelnénk: atomokhoz és molekulákhoz hasonlóan vonzzák, illetve taszítják egymást, vagyis egyfajta „fényből szőtt” anyagot alkotnak.

A tömegtelen fotonok egymáshoz kötéséhez a szakértők nem az Erőt hívták segítségül, de egy nem kevésbé különleges módot választottak ennek megvalósításához. Egy vákuumkamrába rubídium atomokat juttattak, majd lézerekkel addig hűtötték az atomi felhőt, amíg annak hőmérséklete csak pár fokkal volt magasabb az abszolút nullánál. A következő lépésben rendkívül gyenge lézerpulzusok révén egyesével kezdtek fotonokat lőni a felhőbe.

Ahogy a fotonok beléptek ebbe a rendkívül hideg atomi felhőbe, energiát adtak át az útjukba kerülő atomoknak, aminek eredményeként ők maguk drámaian lelassultak. A leadott energia aztán atomról atomra terjedt át a felhőn, majd az abból való kilépéskor visszakerült a fotonhoz. A kutatók meglepődve tapasztalták, hogy amikor két fotont lőttek bele a felhőbe, azok együtt, összekapcsolódva távoztak annak túloldalán.

A szakértők magyarázata szerint az eredmény a Rydberg blokádnak nevezett effektus hatására jön létre. Ennek értelmében, ha egy atomot gerjesztenek, a szomszédos atomok nem gerjeszthetők ugyanarra a szintre. Ezért amikor a két foton belép a felhőbe, az elsőnek egy adott atom gerjesztését követően tovább kell haladnia, hogy második foton gerjeszthesse a szomszédos atomokat. A két részecske így egymást hajtva halad át a felhőn, azt a hatást keltve, mintha össze lennének kapcsolva. Ilyen esetekben jóval nagyobb annak esélye, hogy a fotonok együtt, molekulaként viselkedve hagyják a felhőt, minthogy külön-külön tennék ezt.

A hatásnak komoly gyakorlati alkalmazási lehetőségei lehetnek, elsősorban a kvantuminformatika területén. A kvantumszámítógép megépítéséhez olyan rendszerre van szükség, amely képes megőrizni a kvantuminformációt és logikai művelteket végrehajtani vele. Ehhez azonban arra lenne szükség, hogy az egyes adatcsomagok képesek legyenek interakcióba kerülni egymással. A fotonok egyrészről nagyon is alkalmasnak tűnnek a kvantumbitek hordozására, másrészről viszont normál körülmények közt nem lép fel köztük kölcsönhatás. Lukin és társai azonban igazolták, hogy ez speciális körülmények közt mégis megvalósítható lehet

A vezető kutató azt is hozzátette, hogy a metódus révén egy napon talán komplex háromdimenziós struktúrákat is létre lehet majd hozni a fényből. Azt egyelőre senki sem tudja, hogy mire lehet majd használni ezeket, de a kutatók remélik, hogy menet közben újabb tulajdonságokra, és ezzel együtt újabb alkalmazási lehetőségekre derül fény. Ki tudja? Egy napon talán a fénykard is valósággá válhat.