Подвешенный в специальную ловушку единственный ион кальция испускал строго по одному фотону каждый раз, когда физики нажимали на кнопку.

Ловушка состояла из пары зеркал с высокой отражательной способностью, радиочастотных излучателей, электродов, создающих постоянное электрическое поле, и лазерного луча, служившего для “накачки” иона, а также — так называемого лазерного охлаждения.

Последнее ограничило область перемещений иона в ловушке 40 нанометрами, что было намного меньше длины волны, которую этот ион должен был испускать — 866 нанометров. Это было важно для создания фотонов с запрограммированными свойствами.

Расстояние между зеркалами было подобрано так, что в них формировалась стоячая резонансная (по отношению к испускаемой) волна излучения.

Эта волна была частью ловушки для иона и играла роль своего рода логического переключателя.

Как только ион испускал один фотон (который уходил из прибора через одно из зеркал, сделанное полупрозрачным), атом оказывался в положении, в котором не мог больше “впитывать” излучение лазера накачки.

Только при следующем импульсе лазера процесс мог повториться.

Благодаря этому учёные смогли с высокой точностью и совершенно произвольно управлять количеством фотонов, испускаемых ионом, длительностью и формой столь крошечного светового импульса.

Также они создали детектор, который фиксировал каждый фотон, выпущенный ионом, индивидуально.

Такой беспрецедентный, по одному фотону, контроль над излучением — важный элемент зарождающейся сейчас отрасли — квантовой вычислительной техники, сулящей прорыв в информационных технологиях.