فوتونات توأم في تجويف ضوئي سريع
داخل تجويف مرآوي صغير، أصغر من سمك الشعرة، يُحبس الضوء وينعكس مرارًا عن الجدران. إذا وُضعت فيه مادة قادرة على امتصاص الضوء وإصداره، تبدأ جسيمات الضوء (الفوتونات) في «الارتداء» بإثارات المادة — وهكذا تولد أنماط بولاريتونية (polaritonic modes). عادةً ما يهيمن على هذا التجويف ضوء متماسك ساطع، يشبه شعاع ليزر قوي. لكن الفيزيائيين من فرنسا وجدوا طريقة لعزل التقلبات الكمومية الضعيفة من هذا الخلف الساطع — إثارات مفردة تنشأ وتختفي تلقائيًا.
عندما كان متوسط عدد هذه التقلبات الكمومية أقل من واحد، قاس الباحثون زمن وصول الفوتونات من طرفي الطيف — الأحمر والأزرق. اتضح أن الفوتونات تصل في أزواج، ودائمًا بالترتيب نفسه: أولًا الأحمر، ثم الأزرق. هذا مدهش، لأن الفوتونات في الضوء الحراري العادي لا ترتبط زمنيًا. هذا الترتيب ينشأ تلقائيًا لأن الكشف المفصول بالتردد «يقص» تركيبات معينة من البنية الكمومية الداخلية للتقلبات الأولية.
الفائدة العملية لهذا الاكتشاف هي إمكانية التحكم في حالات كمومية مفردة للضوء داخل جهاز صلب. هذه الحالات ضرورية للحوسبة الكمومية والاتصالات الآمنة. بدلًا من التعامل مع التقلبات كضوضاء، يمكن استخدامها كمورد: مثلًا، كمصدر لأزواج فوتونات متشابكة بترتيب زمني محدد.
في التجربة، كان متوسط عدد التقلبات الكمومية أقل من واحد — أي أنه في كل لحظة زمنية لم يكن هناك غالبًا أي جسيم «زائد» في التجويف، بينما كانت الأزواج تولد من تقلبات الفراغ.