Un surfista se desliza sobre la superficie del océano hasta que llega una gran ola, y entonces sale disparado hacia adelante. De manera similar, un electrón libre interactúa con la luz: normalmente el intercambio de energía es apenas perceptible, pero si el medio circundante comienza a cambiar rítmicamente, cada cresta de la onda empuja a la partícula con más fuerza.
Los autores del estudio examinaron la interacción cuántica entre electrones y fotones en un medio cuyas propiedades oscilan periódicamente. Resulta que esta modulación crea bandas prohibidas en el espacio de momentos, intervalos donde la energía no puede cambiar de manera continua. En los bordes de estas bandas, el acoplamiento entre el electrón y la luz crece de forma avalancha. Esto permite transferir a la partícula un impulso enorme, mucho mayor que en condiciones normales.
El resultado es un crecimiento controlado de la energía del electrón sin voluminosos campos magnéticos. En lugar de aceleradores de varios kilómetros, una fina placa con una onda de luz viajera. El surfista no atrapa una sola ola, sino toda una serie, y cada una añade velocidad. Así, los medios fotónicos modulados en el tiempo se convierten en una plataforma para acelerar partículas y moldear sus estados cuánticos.
La idea de acelerar partículas en estructuras periódicas se remonta a los aceleradores lineales de la posguerra, donde los electrones se aceleraban en una cadena de resonadores. El nuevo método reemplaza las cavidades metálicas por una onda de luz en un diminuto chip.
En la novela "Acelerando" de Charles Stross, los posthumanos usan velas solares para viajes interestelares; aquí, el mismo principio funciona a nivel cuántico para partículas individuales.