Des chercheurs ont étudié comment la lumière peut être utilisée pour observer la nature quantique d'un matériau électronique. Ils ont capturé la lumière dans le graphène et l'ont ralentie à la vitesse des électrons du matériau. Puis les électrons et la lumière ont commencé à se déplacer de concert, manifestant leur nature quantique à une si grande échelle qu'elle pourrait être observée avec un type spécial de microscope.

Les expériences ont été réalisées avec du graphène de très haute qualité. Pour exciter et imager les ondulations ultra-lentes de la lumière dans le graphène (également appelés plasmons), les chercheurs ont utilisé une antenne spéciale pour la lumière qui balaye la surface à une distance de quelques nanomètres. Avec ce nanoscope en champ proche, ils ont vu que les ondulations lumineuses sur le graphène se déplaçaient plus de 300 fois plus lentement que la lumière, s'écartant radicalement de ce qui est suggéré par les lois de la physique classique.

L'ouvrage a été publié dans Science par les chercheurs de l'ICFO, le Dr Mark Lundeberg, Dr Achim Woessner, dirigé par ICREA Prof. à ICFO Frank Koppens, en collaboration avec le Pr. Hillenbrand de Nanogune, Prof. Polini de l'IIT et Prof. Hone de l'Université de Columbia.

En référence aux expériences accomplies, Le professeur Koppens dit, "D'habitude, il est très difficile de sonder le monde quantique, et pour ce faire, il faut des températures ultra-basses; ici, nous avons pu l'observer avec de la lumière à température ambiante."

Cette technique ouvre la voie à l'exploration de nombreux nouveaux types de matériaux quantiques, y compris les supraconducteurs ou les matériaux topologiques qui permettent le traitement de l'information quantique avec des qubits topologiques. En outre, Le professeur Hillenbrand déclare que "cela pourrait être le début d'une nouvelle ère de nanoscopie en champ proche".

Le professeur Polini dit, "Cette découverte pourrait éventuellement conduire à la compréhension de manière véritablement microscopique des phénomènes quantiques complexes qui se produisent lorsque la matière est soumise à des températures ultra-basses et à des champs magnétiques très élevés, comme l'effet Hall quantique fractionnaire."