La lumière qui passe près d'une minuscule structure change de direction. Si la structure est plus petite que la longueur d'onde de la lumière, elle agit comme une lentille et concentre la lumière en un point plus petit que la longueur d'onde elle-même. Dans ces travaux, les physiciens ont montré qu'une seule nanostructure à la surface d'une puce peut focaliser la lumière en un point si petit qu'il peut servir à piéger des atomes uniques.

Pour visualiser ce point, les scientifiques ont utilisé les atomes eux-mêmes. Un atome qui se trouve dans la zone brillante se met à émettre des photons. Cette émission permet de mesurer précisément où la lumière est focalisée et quelle est son intensité. Cette méthode est comparable à un ver luisant dans une pièce sombre qui révèle où tombe le faisceau d'une lampe de poche. L'atome-ver luisant ne perturbe pas la lumière, ce qui permet d'étudier le champ sans le déformer.

Cette focalisation permet de maintenir des atomes dans une zone très restreinte grâce à la lumière. C'est essentiel pour créer des dispositifs quantiques où les atomes doivent interagir avec des photons sur une puce. La lumière concentrée en un point minuscule est plus fortement couplée à l'atome, et les opérations quantiques deviennent plus rapides et plus fiables.

La nanostructure sur puce agit comme une micro-lentille qui non seulement concentre la lumière mais aussi la dirige vers l'endroit voulu. Cela en fait un outil polyvalent pour les technologies quantiques : elle peut piéger des atomes, amplifier leur émission et les coupler à des photons dans un seul dispositif.