الذرات، مثل سرب من اليراعات التي تزامن وميضها، قادرة على إصدار الضوء في انسجام تام. هذه الظاهرة، التي تسمى الانبعاث الفائق (superradiance)، تؤدي إلى زيادة غير خطية في شدة الضوء: مئة ذرة تصدر إشعاعًا متماسكًا تعطي توهجًا أكثر سطوعًا بعشرة آلاف مرة من ذرة واحدة. استخدم الفيزيائيون هذا التأثير لإنشاء محرك حراري من نوع جديد جذريًا. على عكس المحركات الحرارية التقليدية التي تتطلب وجود خزان ساخن وخزان بارد، هنا تتفاعل الذرات مع مصدر بارد واحد فقط.
دورة العمل تبدو كالتالي: تُثار الذرات بشكل متزامن إلى حالة مثارة، مخزنة الطاقة، ثم تبعثها جماعيًا على شكل وميض ضوئي قوي. السمة الرئيسية هي أن القدرة المشعة لا تعتمد على عدد الذرات خطيًا بل تربيعيًا: إذا كانت ذرة واحدة تعطي وحدة قدرة افتراضية، فإن ذرتين تعطيان أربع وحدات، وعشر ذرات تعطيان مئة وحدة. بفضل هذا التعزيز التعاوني، تقترب الكفاءة من 100%، لأن فقدان الطاقة غير القابل للعكس المرتبط بـالإنتروبيا يكاد يُقمع تمامًا في هذه العملية.
يعد هذا المحرك بثورة في الأجهزة المجهرية، محققًا اقتصادًا مذهلاً. يعتمد هذا العمل على أبحاث الحائزين على نوبل ديفيد واينلاند وسيرج هاروش، اللذين طورا طرقًا للتحكم في الأنظمة الكمومية وقياسها. لدراسة أبسط هذه الأنظمة، مثل ذرة الهيدروجين، يُستخدم التحليل الطيفي — وهي طريقة تسمح بتحليل الضوء بدقة عالية واستخلاص معلومات حول بنية الذرات وديناميكيتها.
مئة ذرة تتوهج بشكل متزامن لا تضيء بمئة ضعف، بل بعشرة آلاف ضعف سطوع ذرة واحدة.