Les simulations réalisées par des physiciens de l’Université de Vienne prouvent qu’un seul photon peut exciter simultanément deux atomes voisins. Ce phénomène, connu sous le nom de « transfert d'énergie par résonance de Förster » (FRET), a été observé dans des expériences impliquant plusieurs photons, mais c'est la première fois qu'il se produit avec un seul photon.

Le FRET se produit lorsqu'un atome excité transfère de l'énergie à un atome voisin par le biais d'un processus non radiatif. Le transfert d'énergie est assuré par un photon virtuel, qui n'est ni émis ni absorbé. Dans le cas du FRET à photon unique, le photon virtuel est échangé simultanément entre les deux atomes, permettant aux deux atomes d'être excités en même temps.

Les simulations ont été réalisées à l’aide d’un modèle de mécanique quantique de deux atomes interagissant avec un seul photon. Le modèle a montré que la probabilité d’un FRET à photon unique est très faible, mais qu’elle reste suffisamment significative pour être détectée expérimentalement.

Les chercheurs pensent que le FRET à photon unique pourrait être utilisé pour développer de nouvelles technologies d’informatique quantique et de communication quantique. Par exemple, le FRET à photon unique pourrait être utilisé pour créer une intrication quantique entre deux atomes, ce qui constitue une ressource clé pour l’informatique quantique.

L'étude a été publiée dans la revue Physical Review Letters.