دانشمندان دانشگاه ام آی‌ تی و دانشگاه هاروارد نشان دادند در شرایط خاص، فوتون‌ها می‌توانند با یکدیگر تعامل داشته و مولکول‌ها را شکل دهند.

چنین گروه‌هایی از فوتون‌ها به نام «مولکول‌های فوتونی» شکل کاملا جدیدی از ماده را تشکیل می‌دهند که تا چندی پیش فقط جنبه تئوری داشتند. این ماده ویژگی‌های نور و جامدات را ترکیب می‌کند.

پروفسور میخائیل لوکین، یکی از رهبران تیم تحقیقاتی، در این رابطه گفت: زمانی که این فوتون‌ها با یکدیگر تعامل دارند، همدیگر را فشار داده و منکسر می‌کنند.

در حالت کلی گفته می‌شود، فوتون‌ها بدون جرم هستند و با یکدیگر تعامل ندارند.

در حالی که بخشی از این ادعا درست است، کشف جدید بخش دوم را نقض می‌کند، زیرا نشان داده که در یک محیط آماده فوتون‌ها می‌توانند به گونه‌ای عمل کنند که گویی با یکدیگر تعامل دارند.

دانشمندان حاضر در این مطالعه نخست اتم‌های روبیدیوم را به درون اتاقک خلا بردند و آن‌ها را با لیزر تا دمای تقریبا صفر مطلق خنک کردند. آن‌ها سپس فوتون‌های منفرد را به درون ابر اتم‌ها شات کردند.

آنچه در این محیط برای فوتون‌ها رخ می‌دهد، به آنچه برای نور منکسرشده در لیوانی پر از آب روی می‌دهد، شباهت دارد، زیرا زمانی که فوتون‌ها وارد ابر می‌شوند، بخشی از انرژی‌شان‌ را به محیط می‌دهند.

این فوتون‌ها شروع به برانگیختن اتم‌ها در مسیر خود کرده و تا حد قابل‌توجهی کند می‌شوند.

با این حال، این تبادل انرژی بین فوتون‌ها و اتم‌ها تحت تاثیر اثری موسوم به انسداد Rydberg قرار می‌گیرد. با این اثر هیچ دو اتمی تا درجه یکسان برانگیخته نمی‌شوند.

این بدین معناست زمانی که فوتونی اتمی را برانگیخته می‌کند، باید پس از این که فوتون دیگری این عمل را انجام دهد، به سمت جلو حرکت کند.

در این جا فوتون‌ها شروع به هل‌دادن یکدیگر از خلال محیط کرده و درست مانند مولکول‌ها رفتار می‌کنند.

هنگام ترک محیط، فوتون‌ها به وضعیت انرژی اولیه‌شان باز می‌گردند (انرژی از اتم‌ها به فوتون‌ها بازمی‌گردد) اما مانند مولکول‌ها و نه فوتون‌های منفرد ظاهر می‌شوند.

یکی از حوزه‌هایی که از این موفقیت نفع می‌برد، حوزه محاسبه کوانتومی است، زیرا این موفقیت دانشمندان را به سوی ساخت گیت‌های لجیستیکی نزدیک‌تر می‌کند.

پروفسور لوکین بر این باور است وضعیت فوتونی جدید ساختارهای سه‌بعدی پیچیده‌ای از نور را خلق می‌کند که تصور آن تاکنون مشکل بود.