Cercetătorii au observat un tip de lumină despre care se credea anterior că nu poate exista. Crearea acesteia implică „divizarea” unui singur foton de lumină între două locații pentru a produce particule denumite bosoni Majorana.
În anul 1937, fizicianul italian Ettore Majorana a sugerat faptul că unii electroni, care se încadrează într-o categorie de particule denumită fermioni, ar putea fi împărțiți în două particule teoretice denumite fermioni Majorana. Acest lucru nu ar implica despicarea fizică a electronilor, ci mai degrabă utilizarea efectelor cuantice pentru a da electronului aspectul de divizare.
Deși cele două jumătăți ar fi în continuare parte a aceluiași electron, acestea ar fi separate spațial una față de cealaltă și ar putea fi descrise ca obiecte separate, precum două fețe ale unei monede sau două picioare ale aceleiași perechi de blugi. „Este ca și cum ai lua o pereche de blugi, ai prinde cele două picioare și le-ai întinde cât mai mult posibil. Este încă o pereche de blugi, dar găurile pentru picioare se află la o anumită distanță una față de cealaltă”, a declarat Lorenza Viola din cadrul Colegiului Dartmouth din New Hampshire.
În prezent, Viola și colegii ei au extins conceptul de particule Majorana la bozoni, o clasă de particule care include fotonii. Înainte de această lucrare, cercetătorii erau de părere că obținerea bosonilor Majorana ar fi imposibilă din punct de vedere matematic.
Conform calculelor cercetătorilor, formarea bosonilor Majorana este posibilă prin eliminarea unei cantități mici de energie din sistem și nu prin izolarea acesteia, așa cum este necesar pentru fermionii Majorana. În cazul fotonilor, sistemul ar consta dintr-un lanț de cavități conectate și umplute cu lumină, iar fotonii Majorana ar apărea la fiecare capăt al lanțului. Aceasta ar reprezenta o fază complet nouă a luminii.
Deoarece fiecare pereche de bosoni Majorana ar face parte din aceeași particulă, manipularea unuia dintre ei ar putea afecta starea măsurată a celuilalt datorită unei corelații cuantice denumită interconectare. „Aceste corelații ale anumitor proprietăți existente de-a lungul lanțurilor devin mai puternice pe măsură ce lanțul devine mai lung și particulele se depărtează mai mult”, a declarat Viola.
O consecință a acestui fenomen este aceea că lumina pompată într-un capăt al unui astfel de lanț de cavități ar putea avea o intensitate mult mai mare la ieșire.
„Acest lucru ar putea fi util pentru dezvoltarea unei serii de calculatoare cuantice, care să fie mai rezistente atunci când sunt perturbate de forțele exterioare. Dacă am putea folosi cele două particule Majorana pentru a codifica informații cuantice, atunci nu am putea distruge acea informație dacă elimina doar una dintre ele”, a declarat Alex Ruichao Ma din cadrul Universității Purdue din Indiana.
Pentru moment, Viola și colegii ei au demonstrat doar că bosonii Majorana pot exista din punct de vedere teoretic. Următorul pas este acela de a produce aceste particule într-un laborator.
„Construirea unui sistem mic, utilizat doar pentru a testa aceste idei, ar fi cu siguranță posibilă în viitorul apropiat, dar avansarea la sisteme mai complexe, în care am putea folosi efectiv bosonii Majorana, este improbabilă”, a declarat Ma.