Свет в оптоволокне бежит по сердцевине, почти не выходя наружу. Но если подойти вплотную, можно почувствовать слабое дрожание поля у поверхности — затухающую волну. Именно в таком «световом тумане» над поверхностью крошечного кремниевого кольца физики поймали одиночный атом рубидия.
Ловушка работает как невидимая рука, которая гасит скорость атома одним касанием. Механизм напоминает охлаждение Сизифа: фотон забирает у атома энергию, и тот скатывается в потенциальную яму, откуда уже не может выбраться. После единственного рассеяния атом оказывается на расстоянии 150–200 нанометров от чипа. Это примерно в тысячу раз тоньше человеческого волоса. Без всякого непрерывного охлаждения он остаётся там от долей миллисекунды до целой секунды.
Попав в ловушку, атом начинает активно общаться со светом. Он излучает одиночные фотоны, которые собираются прямо на чипе. Эффект Парселла заставляет его светиться быстрее, чем в свободном пространстве. Кооперативность — мера совместной работы атома и резонатора — превышает единицу. Это значит, что атом предпочитает отдавать энергию резонатору, а не куда-то в сторону. Такой «тандем» открывает дорогу к квантовым схемам, где атомы и свет объединяются на одном кристалле, изготовленном по обычной кремниевой технологии.
Толщина человеческого волоса — около 80 микрометров. Атом парит в 200 раз ближе к поверхности чипа, чем эта величина, — на расстоянии, которое свет проходит за полтриллионной доли секунды.
В романе «Солярис» Станислава Лема океан взаимодействовал с людьми на расстоянии, неуловимом для приборов, — подобно тому, как здесь одиночный атом чувствует световое поле, не касаясь чипа.