世界中每一种原子都有一个独特的“指纹”：它只吸收和发射与其电子轨迹相匹配的特定能量的光。科学家能够经过这个“指纹”，来检测识别原子的种类。例如，外太空的一个氢原子所吸收光的能量大小和地球上一个氢原子吸收的能量是完全相同的。

物理学家们现已知道电磁场如何操作原子的特征“指纹”，每种原子吸收的光的能量数值一般是一个常数。但是，来自芝加哥大学的研讨者日前在 Nature 宣布了他们的最新研讨成果，挑战了这个原子的本征特性。他们经过用激光来振动粒子的外层电子，发明出一种混合粒子，使得原子除了能够吸收其本征能量，还能吸收新的能量的光，具有部分原子特点和光子特点，有着大量的新行为。

这个研讨属于乔纳森·西蒙副教授实验室一项大型研讨项目的一部分。西蒙实验室企图打破物质和光之间的壁垒，来研讨它们的根底性质。研讨结果预期不只在量子水平上研讨学习材料的行为，还能够在未来协助发明更强大的计算机和树立简直“坚不可摧”的量子通讯。

该项研讨企图让光具有物质特性的一个步骤是，让单个光束，即光子，像物质相同彼此作用。一般光子以光速运动，并且不会发生彼此作用。

领导该研讨团队的博士后 Logan Clark 表明：“为了让光子之间能彼此碰撞，咱们运用原子来做中介。但咱们立马就遇到一个问题，由于光子只会和那些电子轨迹在特定能量的原子作用。所以咱们猜测：咱们可不能够给这些原子‘复制’一个咱们想要的能量的电子轨迹？”

Clark 在读博期间，现已研发出经过振动原子从而在量子水平操作物质的技能，被称为“Floquet 工程”。经过该技能振动原子能够自然地让原子产生多种不同能量的量子态副本。Clark 表明：“咱们当时的研讨方针并不是为了让原子产生多种能量的量子态，这算是副产品。但正好在这次研讨，咱们能够专门经过振动电子来产生特定的能量的电子轨迹。”

经过精准改动激光场的强度，调整到能与原子电子轨迹共振的频率，该团队能够改动电子的轨迹。周期性地改动激光场强度，能够产生方针的电子轨迹副本。

但振动后的原子还有一个重要表现，该研讨的合作者 Nathan Schine 解释道：“尽管该原子有着不同能量的轨迹副本，但需求注意的是，这些电子轨迹的副本实践和原始轨迹绑定，像‘木偶’相同。当这些轨迹副本中恣意一个发生改动，其原始轨迹和其他轨迹副本也会随之改动。”

这样一来，光子就能够和这些振动后的原子发生反响。研讨团队发明了具有部分光特性和原子特性的准粒子，他们称为“Floquet 极化子”。不像常规的光子，准粒子之间的彼此作用非常强烈，而这种彼此作用对让光子具有物质特性来说是必要的。这种极化子能够灵活地移动，并且能够经过新的方式彼此碰撞。

Clark 表明：“Floquet 极化子充满了惊喜，咱们仍在持续研讨，更好了解它们的行为。咱们的下一个方针，将会使用这些碰撞光子来产生光的拓扑‘流体’，届时会特别激动人心。”

能够使原子拥有多个不同能量的电子轨迹副本的技能，给光学频率转化的研讨供给了许多令人兴奋的可能性，由于光学频率转化是树立安全的量子通讯方法的要害东西。

Clark 说道：“现在看来振动物体不只有趣，仍是一门迷人的科学。”