Свет, проходящий мимо крошечной структуры, меняет направление. Если структура меньше длины волны света, она действует как линза и собирает свет в пятно размером меньше самой волны. В новой работе физики показали, что даже одиночная наноструктура на поверхности чипа может фокусировать свет в такое маленькое пятно, что его можно использовать для поимки одиночных атомов.

Чтобы увидеть это пятно, учёные использовали сами атомы. Атом, попавший в яркое пятно, начинает светиться — испускать фотоны. По этому свечению можно точно измерить, где свет сфокусирован и насколько он яркий. Такой способ похож на светлячка в тёмной комнате, который показывает, куда падает луч фонарика. Атом-светлячок не мешает самому свету, поэтому поле можно изучать, не искажая его.

Такая фокусировка позволяет удерживать атомы светом в очень маленькой области. Это важно для создания квантовых устройств, где атомы должны взаимодействовать с фотонами на чипе. Свет, собранный в маленькое пятно, сильнее связан с атомом, и квантовые операции происходят быстрее и надёжнее.

Наноструктура на чипе работает как крошечная линза, которая не только собирает свет, но и направляет его в нужное место. Это делает её универсальным инструментом для квантовых технологий: она может ловить атомы, усиливать их свечение и связывать их с фотонами в одном устройстве.