Когда лазерный импульс попадает в атом, он вырывает электрон. В классической картине свет — это гладкая электромагнитная волна, и чем выше её интенсивность, тем сильнее ускоряется электрон. Но современные лазеры способны создавать свет в особых квантовых состояниях, например сжатый свет, где поле испытывает квантовые флуктуации — случайные отклонения от среднего значения, подобные дрожанию натянутой струны. В новой работе физики показали, что в таких условиях отклик электрона радикально меняется.

Квантовые флуктуации в сжатом свете несимметричны: поле чаще отклоняется в одну сторону, чем в другую. При ионизации атома такой свет, как обнаружили авторы, действует так, будто одновременно присутствуют два поля одинаковой величины, но противоположного знака. Электрон ощущает их суммарное воздействие, а не среднюю интенсивность. В результате продольный импульс электрона растёт не линейно с интенсивностью, а пропорционально $I^{2/3}$ — заметно медленнее, чем предсказывает классическая волновая модель.

Если регистрировать каждый фотон по отдельности, картина усложняется. Два квантовых пути — с положительным и отрицательным знаком поля — интерферируют между собой, как в знаменитом опыте с двумя щелями, только здесь «щели» разнесены во времени на половину периода световой волны. В результате на импульсе электрона возникают характерные осцилляции, зависящие от чётности числа фотонов в импульсе. Это открывает возможность судить о квантовой статистике света по движению выбитых электронов.

Таким образом, продольный импульс электрона становится новым инструментом в квантовой оптике сильных полей. Он кодирует в себе как статистику фотонов, так и когерентные свойства интенсивного квантового света, позволяя исследовать его тонкую структуру.