Барабанщик отбивает ритм, и кожа барабана колеблется в такт. Если ударять достаточно часто, колебания накладываются, и в центре возникает почти неподвижная зона — узел. Похожий эффект возникает с микроволнами в материале, свойства которого меняются во времени. Когда изменения попадают в резонанс с волной, её движение замирает. Появляется разрыв — целый диапазон импульсов, в котором волна не может распространяться ни вперёд, ни назад.

Такой материал называют фотонным временным кристаллом. Обычный кристалл, вроде поваренной соли, периодичен в пространстве — атомы выстроены ровными рядами. Временной кристалл периодичен во времени: его свойства качаются, как маятник. Главная его черта — разрыв в пространстве импульсов (математически связанном с направлением и скоростью движения). До сих пор этот разрыв был узким, как щель в заборе, и требовал очень сильной и быстрой «тряски» материала. Авторы новой работы впервые расширили его до бесконечности — по всем направлениям сразу.

Секрет в том, что исследователи использовали резонанс — совпадение ритма модуляции с собственным ритмом волны. Качели раскачиваются, если толкать их в такт. Здесь же резонанс не раскачивает волну, а, наоборот, гасит её движение, многократно расширяя запрещённую зону. В одном из экспериментов микроволны пускали по цепочке связанных резонаторов — получился полный разрыв, охватывающий все мыслимые импульсы. Энергия не утекает, а накапливается и усиливается.

Практическая польза — в компактных усилителях и фильтрах для оптических сигналов. Если такой трюк удастся повторить для видимого света, появятся чипы, где свет сам себя запирает и усиливает без громоздких лазеров. Пока рекорд поставлен на микроволнах, но путь к оптическим частотам теперь гораздо короче.