Светящаяся точка в кристалле — как маяк в тумане: чем дольше она горит, тем надёжнее сигнал. В квантовых устройствах роль такого маяка играют ионы редкоземельных металлов, встроенные в прозрачную решётку. Они поглощают энергию и отдают её в виде вспышки света. Но если рядом есть атомы с магнитным моментом, вспышка быстро гаснет.

Исследователи взяли оксид церия — вещество, где все ядра атомов «магнитно молчат». В такую плёнку добавили два вида ионов: эрбий и тулий. Эрбий светился 2,9–5,3 миллисекунды — это как лампа, которая горит, пока читаешь абзац. Тулий вспыхивал и гас за 14–68 микросекунд — быстрее, чем моргает глаз.

Расчёты подтвердили: в тулии электронные облака кислорода и тулия накладываются, как два круга на диаграмме. У эрбия круги почти не пересекаются. Поэтому эрбий в оксиде церия — перспективный кандидат для квантовой памяти, где фотон должен храниться как можно дольше.