Свет в обычной комнате исчезает мгновенно, стоит выключить лампу. В крошечной полости из нитрида кремния фотон — квант света — может метаться между стенками 80 000 раз, прежде чем потеряется. Это как если бы мяч, брошенный в комнату, отскакивал от стен почти без потери скорости.

Такие полости, называемые оптическими микрорезонаторами, делают из материала, похожего на стекло, но выдерживающего высокие температуры и совместимого с электроникой. Проблема в том, что нитрид кремния слабо преломляет свет — его показатель преломления невелик, поэтому стенки ловушки трудно сделать идеально отражающими. Раньше лучшие образцы удерживали свет лишь несколько тысяч отскоков.

Рекорд достигнут не вручную, а с помощью компьютерного поиска формы. Алгоритм перебирал миллионы вариантов расположения отверстий в пластине, пока не нашёл узор, который заставляет свет кружить внутри, как воду в водовороте. Этот узор действует как фотонный кристалл — периодическая структура, не дающая свету выйти наружу.

В такой тесной ловушке свет становится настолько плотным, что начинает взаимодействовать сам с собой. Два фотона могут слиться в один с удвоенной энергией — так рождается ультрафиолет из синего. Или три фотона объединяются, давая ещё более короткую волну. Оба эффекта, известные как генерация второй и третьей гармоники, удалось наблюдать в одной и той же полости.

Это значит, что ловушку можно встроить в оптический чип, где свет будет выполнять вычисления или передавать данные. Как мяч, который после 80 000 отскоков всё ещё летит с прежней силой, фотон сохраняет свою энергию достаточно долго, чтобы ею можно было управлять. Такие устройства открывают путь к интегральной фотонике — использованию света вместо электронов в микросхемах.