Wetenschappers van de Ecole Polytechnique Federale de Lausanne hebben een nieuw materiaal gekoppeld aan licht op het niveau van een enkel foton. De prestatie opent perspectieven voor een betere controle en begrip van de eigenschappen van kwantum-gecorreleerde systemen, waar theoretische berekeningen moeilijk zijn.

Er is een grote groep materialen die door natuurkundigen wordt aangeduid als "sterk gecorreleerd, " waaronder isolatoren en elektronische materialen met ongebruikelijke elektronische en magnetische eigenschappen, of zelfs neutronen in neutronensterren. Hun eigenschappen vloeien voort uit het feit dat hun bestanddelen zeer sterk met elkaar interageren:nieuwe kenmerken verschijnen op collectief niveau, die niet aanwezig zijn in geïsoleerde deeltjes.

De unieke eigenschappen van sterk gecorreleerde materialen zijn vaak technologisch bruikbaar, en worden dus gebruikt in supergeleidende magneten en magnetische opslagtechnologie, maar ook in de opkomende 'kwantumtechnologieën'.

Nutsvoorzieningen, wetenschappers onder leiding van Jean-Philippe Brantut van EPFL's Institute of Physics, het eerste complex hebben ontdekt, sterk gecorreleerd materiaal waarvan de bestanddelen sterk gekoppeld zijn aan licht op het enkelfotonniveau. Het materiaal is wat de onderzoekers een "Fermi-gas, " wat in feite een gas is van neutrale atomen dat zeer dicht bij het absolute nulpunt is afgekoeld. Daar, atomen die tot dezelfde familie van deeltjes behoren dan elektronen of neutronen vertonen vergelijkbare sterke correlatie-effecten.

Door dit Fermi-gas tussen twee sterk reflecterende optische spiegels te plaatsen, een "doos voor licht, "De onderzoekers ontdekten dat interacties met licht ongekend sterk kunnen worden gemaakt. "We zullen dit nu gebruiken om de eigenschappen van kwantumgecorreleerde systemen beter te beheersen en te begrijpen, waar theoretische berekeningen moeilijk zijn, " zegt Brantut. "Omgekeerd, dit zou het mogelijk kunnen maken om sterk gecorreleerde materie verder te gebruiken voor toepassingen van kwantumtechnologie, waar interfacing met licht een vereiste is."