光子不僅是最小的粒子，而且是構成光通量的極其小的能量量子。人們一度認為這個基本量子無法分裂，而意大利物理學家埃托雷·馬約拉納關於它仍然可能的假設被認為純粹是幻想。然而，二十世紀末發現並證明光子可以一分為二或三。現在，物理學家希望利用分離的光子建立一個新的光公式。
馬約拉納費米子
光子是規範玻色子的一部份，並且在粒子之間產生相互作用，它們傳遞力。1937 年，埃托雷·馬約拉納決定描述費米子——具有半整數自旋的粒子，它們是自己的反粒子，就像光子一樣。為此，他建立了一個特殊的方程式。但這一切都與1928年提出的狄拉克場論相矛盾，狄拉克場論描述了任何反粒子與其不同的費米子（例如，電子的反粒子是正電子）。
馬約拉納認為，理論上，可以透過利用量子效應將電子分裂成兩部份來獲得這種粒子。然後你將得到兩個粒子結合在一起，只是它們彼此之間的距離足夠遠。另一件事是，直到今天，馬約拉納費米子作為基本粒子還從未被觀測到。事實上，形成它們的實驗裝置非常難以實作。
馬約拉納費米子是由橡樹嶺國家實驗室的研究人員與馬克斯·普朗克研究所和劍橋大學合作捕獲的，盡管它是以準粒子的形式處於特殊狀態，能夠保護量子資訊免於去相干（量子自旋液體）。然後，在與超導體耦合的反常量子霍爾系統中發現了手性馬約拉納費米子。
模式轉變
2018 年，微軟實驗室的荷蘭研究人員辨識出了這種長期尋找的粒子。由半導體層和超導層制成的混合納米線在這方面幫助了他們。三年後，該研究被撤回，因為對原始數據的分析缺乏足夠的科學嚴謹性。
美國達特茅斯學院的 Lorenzo Viola 團隊擴充套件了為費米子開發的馬約拉納粒子概念。現在玻色子等分裂光子已經出現在其中。它們可以透過僅迫使少量能量離開系統來獲得。
在這種情況下，系統將由腔鏈組成，量子光包的能量將透過這些腔鏈。在這條鏈的每一端，位於合成平台的邊緣，馬約拉納玻色子（粒子的一半）應該出現。
「在對光的理解中，這種範式轉變根本不可能。我們發現了一種新的物理實體，一種沒人能想到的實體。我們已經分割了以前被認為不可分割的東西，我們永遠不會以同樣的方式看待光線，」羅倫素·維奧拉說。
不同的相狀態
正如水在壓力和溫度的影響下變成氣態或固態一樣，光在某些條件下也以不同的狀態存在，其中光子將有兩個不同的部份，形成一個整體，但也可以分別描述。
現在這都是理論。為了證明光子確實可以以分裂的形式存在，需要進行實驗室實驗。盡管從根本上說，這項研究本身為光和物質的奇異相開辟了道路。
馬約拉納玻色子可以變得有用，因為它們可以使量子電腦變得更高效、更快，最重要的是對外部幹擾不太敏感。它們還可用於開發光放大器和光學傳感器。它們透過不同的簽名來辨識，並且對實驗缺陷具有魯棒性。
