در سال ۲۰۱۲ دانشمندان توانستند تا با فریب فوتون ها(ذرات ابتدایی نور و تمام تشعشعات الکترومغناطیسی دیگر) آن‌ها را وادار کنند تا به شکل مولکولی درآیند؛ حالتی از ماده که تا پیش از این فقط در تئوری امکان‌پذیر بود. دانشمندان دانشگاه هاروارد و MIT انگاره فعلی را به چالش می‌کشند؛ آن‌ها از فیزیکدانان می‌خواهند تا هر آنچه را که درباره نور می‌دانستند، بازنگری کنند.
اتفاقی که افتاده، این است که گروهی به سرپرستی Mikhail Lukin استاد فیزیک دانشگاه هاروارد و Vladan Vuleti استاد فیزیک دانشگاه MIT j,hksjkn تا فوتون ها را به پیوند با یکدیگر ترغیب کنند , مولکول‌ها را بسازند. این اکتشاف در تضاد با تئوری‌ها و افکاری است که طی دهه‌ها شکل گرفته‌اند. فوتون ها همواره به عنوان ذرات بدون‌جرمی معرفی می‌شدند که با یکدیگر تعاملی ندارند(تنها در صورتی برای آن‌ها جرم در نظر گرفته می‌شود که در حال حرکت باشند). اگر دو لیزر فوتونی را به هم بتابانید، دو اشعه به سادگی از هم عبور می‌کنند؛ به نظر می‌آید که در اینجا واژه مولکول‌های فوتونی بی‌معنی باشد.
Lukin می‌گوید:
بیشتر خصوصیات نوری که ما می‌شناختیم، از این حقیقت سرچشمه می‌گرفت که فوتون ها بی‌جرم هستند ونمی‌توانند با هم تعامل داشته‌باشند. چیزی که ما انجام داده‌ایم این است که یک واسطه مخصوص طراحی کردیم که با وجود آن، فوتون‌ها به قدری با هم تعامل محکمی دارند که باعث می‌شود رفتارشان مثل ذره‌ای باشد که جرم دارد، در نهایت با هم پیوند تشکیل می‌دهند و مولکول را به وجود می‌آورند. این حالت پیوند فوتونی از لحاظ تئوریک از مدت‌ها پیش بحث شده‌بود، ولی تا به امروز مشاهده نشده‌بود.
اتفاق غیرمنتظره
تشبیه کردن این به شمشیرهای لیزری آنقدر هم بی‌ربط نیست. وقتی این فوتون‌ها با یکدیگر تعامل پیدا می‌کنند، به یگدیگر فشار وارد کرده و یکدیگر را منحرف می‌کنند. اتفاقات فیزیکی که در این حین می‌افتد، مشابه همانی است که در فیلم‌ها می‌بینیم.
محققان هاروارد تعدای اتم روبیدیوم را در محفظه خلا پمپ کردند. بعد از مدتی برای سرد کردن آن تا چند درجه بالای صفر مطلق از لیزر استفاده کردند. سپس با استفاده از لیزرهای بسیار ضعیف فوتون‌های منفردی را به ابری از اتم‌ها شلیک کردند. هنگامی که فوتون‌ها وارد ابر شدند، در راه خود به اتم‌ها انرژی می‌دهند که باعث می‌شود تا سرعت آن‌ها کم شود. همزمان با عبور فوتون از ابر، انرژی نیز از اتمی به اتم دیگر منتقل می‌شود.
Lukin در ادامه بیان می‌کند:
هنگامی که فوتون از واسطه خارج می‌شود، ماهیت آن حفظ می‌شود. این همان اثری است که ما هنگام بازتاب نور از لیوان آب می‌بینیم. نور وارد آب می‌شود، بخشی از انرژی خود را در محیط واسطه از دست می‌دهد و در درون آن هم نور و هم ماده وجود دارد . ولی وقتی خارج می‌شود، همان نور است. فرآیند صورت گرفته هم همان است. فقط با شدت بیشتری صورت می‌گیرد. نور سرعتش با سرعت قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌یابد، و هنگام بازتاب انرژی بیشتری را از دست می‌دهد.
ولی هنگامی که Lukin و همکارانش دو فوتون را به ابر شلیک کردند، هنگام دیدن نتایج بسیار شگفت‌زده شدند. ؛ دو فوتون با هم به صورت یک مولکول واحد از ابر خارج می‌شوند. این پدیده عجیب، که انسداد رایدبرگ (Rydberg blockade) نامیده می‌شود، به این معنی است که هنگامی که اتمی برانگیخته می‌شود، اتم‌های نزدیک آن نمی‌توانند به همان درجه برانگیخته شوند. به عبارت دیگر، هنگامی که فوتون اول اتمی را برانگیخته می‌کند باید قبل از اینکه دومی اتم‌های کناری را برانگیخته کند، به جلو حرکت کند. جالب این است که فوتون‌ها این رفتار مولکول‌وار را بعد از خارج شدن از ابر حفظ می‌کنند.
این پدیده می‌تواند برای توسعه رایانه‌های کوانتومی بسیار کاربردی باشد؛ منطق نیازمند تعامل‌ها بین کوانتاهای منفرد است تا سیستم کوانتومی بتواند اطلاعات را پردازش کند.
Lukin در توضیح آن می‌گوید:
آنچه که ما با این فرآیند نشان دادیم ما را به انجام آن کار توانا می‌سازد. قبل از اینکه کلید کوانتومی عملی و کاربردی درست کنیم، ما باید عملکرد را بهبود ببخشیم. هر چند که هنوز در مرحله اثبات مفهوم است، اما به هر حال گام مهمی است. قوانین فیزیکی که پایه‌گذاری کرده‌ایم، مهم هستند.
در آینده این فرآیند می‌تواند در ساخت اجسام ۳ بعدی با استفاده از نور به کار گرفته‌شود، مثل کریستال‌ها.
ما هنوز نمی‌دانیم که دقیقا برای چه چیزی مفید خواهدبود. اما حالت جدیدی از ماده است، بنابراین با ادامه تحقیقات بر روی آن می‌توان کاربردهای جدیدی را از آن استخراج کرد.
