Свет от множества крошечных излучателей — атомов или искусственных «квантовых точек» — обычно расходится в разные стороны, как толпа, где каждый кричит сам по себе. Но если заставить их «петь хором», вспышка становится ярче во много раз. Такое согласованное излучение называют суперрадиацией, и до сих пор оно требовало, чтобы излучатели стояли почти вплотную — на расстояниях меньше длины волны света.
Новая идея использует плоскую структуру — метаповерхность из прозрачного диэлектрика с вырезанным узором. В ней возникает особый световой режим, который не вытекает наружу, а живёт внутри, но при этом простирается на большие расстояния. Этот режим — «связанное состояние в континууме» (BIC) — действует как общая сцена, на которой далёкие излучатели начинают колебаться в такт. Даже если они разнесены на несколько длин волн, свет от них складывается в одну мощную волну.
Учёные показали, что такая система может достичь теоретического предела Дике — максимально возможной яркости коллективного излучения. Для этого нужно, чтобы излучатели достаточно сильно взаимодействовали с модой BIC (это характеризуется так называемым бета-фактором). Расчёты также подтвердили, что эффект устойчив к реальным несовершенствам: небольшим разбросам в расположении излучателей или потерям в материале.
Такой подход открывает путь к созданию ярких источников света, где много слабых излучателей объединяются в один мощный, но при этом их не нужно упаковывать слишком плотно. Это может пригодиться в лазерах, сенсорах и квантовых устройствах.
Суперрадиация Дике названа в честь физика Роберта Дике, который в 1954 году предсказал, что группа атомов может излучать свет гораздо интенсивнее, чем каждый атом по отдельности, если они действуют согласованно.
В романе Артура Кларка «Свет иных дней» используется идея коллективного наблюдения через «червоточины», но принцип согласованного усиления сигнала от многих источников перекликается с суперрадиацией.