Simuleringer viser, at en enkelt foton kan excitere to atomer samtidigt

Simuleringer udført af fysikere ved universitetet i Wien giver bevis for, at en enkelt foton samtidigt kan excitere to naboatomer. Dette fænomen, kendt som `Förster resonance energy transfer` (FRET), er blevet observeret i eksperimenter, der involverer flere fotoner, men det er første gang, det har vist sig at forekomme med en enkelt foton.

FRET opstår, når et exciteret atom overfører energi til et naboatom gennem en ikke-strålingsproces. Energioverførslen medieres af en virtuel foton, som faktisk ikke udsendes eller absorberes. I tilfælde af enkelt-foton FRET udveksles den virtuelle foton mellem de to atomer samtidigt, hvilket tillader begge atomer at blive exciteret på samme tid.

Simuleringerne blev udført ved hjælp af en kvantemekanisk model af to atomer, der interagerer med en enkelt foton. Modellen viste, at sandsynligheden for enkelt-foton FRET er meget lille, men den er stadig signifikant nok til at blive opdaget i eksperimenter.

Forskerne mener, at single-photon FRET kunne bruges til at udvikle nye teknologier til kvanteberegning og kvantekommunikation. For eksempel kunne enkelt-foton FRET bruges til at skabe en kvantesammenfiltring mellem to atomer, som er en nøgleressource til kvanteberegning.

Undersøgelsen blev offentliggjort i tidsskriftet Physical Review Letters.