NATURE | ملخصات الأبحاث

تصادمات محمية بتماثلها، بين فوتونات تتفاعل بقوة

J Thompson et al

Nature (2017) doi:10.1038/nature20823 | Published online | English article

إن اكتشاف الظواهر الكَمِّيَّة القوية للأنظمة شديدة التفاعل هو أحد التحديات الرئيسة التي تواجهها العلوم الطبيعية الحديثة. ويجري حاليًّا استكشاف طرق مختلفة - بدءًا من الحماية الطوبولوجية، حتى تصحيح الخطأ الكَمِّي - عبر العديد من المنصّات التجريبية المختلفة، بما في ذلك الإلكترونات في أنظمة المادة المكثفة، والذَّرَّات المحاصرة، والفوتونات. ورغم أن تفاعلات الفوتونات مع بعضها مهملة في العادة في الوسائط الضوئية التقليدية، تم مؤخرًا تصميم تفاعلات قوية بين فوتونات فردية في أنظمة عدة. وقام باحثون - من خلال استخدام الاقتران المحكم بين الضوء، وإثارات ريدبيرج في غاز ذَرِّي شديد البرودة - بإنشاء تصادم تبادلي مُحْكَم ومُتَحَكَّم فيه بين فوتونين، يصاحبه تحوُّل طوري بمقدار π/2. كان التأثير قويًّا من ناحية أنه تم تحديد قيمة التحول الطوري تلك من خلال تماثل التفاعل، بدلًا من المعايير التجريبية الدقيقة، ومن ناحية حدوثه في ظل ظروف يكون فيها امتصاص الفوتونات عند أدنى مستوياته. ويتفق التحول الطوري المُقَاس بمقدار π(3)0.48 بشكل رائع مع النموذج النظري. وتفتح هذه الملاحظات المجال للوصول إلى مفاتيح قوية أحادية الفوتون، وبوابات منطقية كَمِّية، بصرية في مجملها، وكذا لاستكشاف ظواهر كمية جديدة من نوعها، ومتعددة الأجسام، بفوتونات تتفاعل بقوة.