Simulaties uitgevoerd door natuurkundigen van de Universiteit van Wenen leveren het bewijs dat een enkel foton tegelijkertijd twee aangrenzende atomen kan exciteren. Dit fenomeen, bekend als ‘Förster resonantie energieoverdracht’ (FRET), is waargenomen in experimenten met meerdere fotonen, maar dit is de eerste keer dat is aangetoond dat dit voorkomt bij een enkel foton.

FRET treedt op wanneer een aangeslagen atoom energie overdraagt ​​aan een naburig atoom via een niet-stralingsproces. De energieoverdracht wordt bemiddeld door een virtueel foton, dat niet daadwerkelijk wordt uitgezonden of geabsorbeerd. In het geval van FRET met één foton wordt het virtuele foton tegelijkertijd tussen de twee atomen uitgewisseld, waardoor beide atomen tegelijkertijd kunnen worden opgewonden.

De simulaties werden uitgevoerd met behulp van een kwantummechanisch model van twee atomen die interageren met een enkel foton. Het model toonde aan dat de waarschijnlijkheid van FRET met één foton erg klein is, maar nog steeds significant genoeg om in experimenten te worden gedetecteerd.

De onderzoekers zijn van mening dat FRET met één foton kan worden gebruikt om nieuwe technologieën voor kwantumcomputers en kwantumcommunicatie te ontwikkelen. FRET met één foton zou bijvoorbeeld kunnen worden gebruikt om een ​​kwantumverstrengeling tussen twee atomen te creëren, wat een sleutelhulpmiddel is voor kwantumcomputers.

De studie werd gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review Letters.