В экспериментах физиков из Института квантовой оптики им. Макса Планка (Германия) одиночный атом рубидия успешно выполнял роль квантового устройства памяти.

Предполагается, что твердотельная квантовая память будет работать в связке с передаваемыми по оптоволокну фотонами, задерживая информацию на нужное время, синхронизируя процессы передачи и решая проблему потерь в оптоволокне. Наиболее перспективными материалами, которые обеспечивают длительное хранение, считаются кристаллы с добавками ионов редкоземельных элементов.

Тем не менее в новых опытах использовались не привычные миллионы или миллиарды ионов, а всего один атом ⁸⁷Rb, помещённый в высокодобротный оптический резонатор. Задавая исходное состояние атома с помощью лазера, память подготавливали к работе, то есть к хранению состояния поляризации одного фотона. Через некоторое время информацию извлекал следующий лазерный импульс, и цикл завершался испусканием фотона, поляризация которого — в идеале — соответствовала запомненной.

Рис. 1. Схема эксперимента. Одиночный атом (1) удерживается (2) в центре резонатора, и с помощью контрольного лазера (4) поляризация падающего фотона (3) сохраняется. Через некоторое время информация извлекается из памяти, и всё завершается испусканием одиночного (5) фотона. (Иллюстрация авторов работы).

Максимальное измеренное время хранения в такой схеме составляло 184 мкс. При этом эффективность работы устройства, определяемая как процент фотонов, извлечённых из резонатора после хранения, оказалась не слишком высокой — (9,3 ± 1,0)%.

По мнению авторов, характеристики одноатомной памяти скоро можно будет серьёзно улучшить — к примеру, довести время хранения до нескольких секунд.