Учёные поставили опыт, в котором единичный атом сыграл роль эффективного зеркала. По мнению авторов, трюк предвещает построение оптических элементов нанометрового масштаба. Они способны послужить базой для быстрых оптических процессоров.

Любое зеркало состоит из атомов, следовательно, любой атом — тоже в некотором роде зеркало. Но отражает оно менее 1% света. Непросто создать условия, при которых изолированный от собратьев атом чётко проявил бы свои зеркальные свойства. Такой эксперимент удался учёным из университета Инсбрука (Universität Innsbruck).

Они построили аналог интерферометра Фабри — Перо (Fabry — Pérot interferometer). В классическом варианте это устройство представляет собой два параллельных зеркала, смотрящих друг на друга. Исходный луч света понемногу просачивается в полость между ними с внешней стороны (например, сквозь зеркало 1), а затем начинает многократно перескакивать от одного зеркала к другому, при этом малая доля фотонов сквозь зеркало номер 2 выходит наружу — в детектор.

Если расстояние между зеркалами кратно длине волны, распространяющиеся внутри установки колебания складываются, существенно увеличивая яркость луча, пробирающегося сквозь весь «бутерброд». Если это условие нарушается, количество света, проходящего через пакет из двух зеркал, резко падает.

Физики заменили одно из зеркал такого интерферометра единичным атомом — ионом бария, пишет Science. Исследователи подвесили его в электронной ловушке и использовали дополнительный лазерный луч для охлаждения этого атома. Благодаря охлаждению ион отклонялся не более чем на 20 нанометров от центра ловушки. Второе зеркало интерферометра располагалось в 14 миллиметрах от атома.

Учёные подстроили частоту пробного луча так, чтобы он мог переводить ион в возбуждённое энергетическое состояние. Затем физики принялись менять зазор между обычным зеркалом и «одноатомным», чтобы понаблюдать за прохождением света сквозь систему. Данные показали, что единичный ион действительно работает как зеркало, а установка в целом — как не очень совершенный, но всё же аналог интерферометра Фабри — Перо. Детали эксперимента можно найти в статье (PDF) на arXiv.org.