איך עוצרים את האור בתנועתו ומחזיקים בו – ולו לשבריר שנייה? יכולת זו עשויה להיות חיונית עבור מערכות עתידיות, דוגמת תקשורת בין מחשבים קוואנטיים וסוגים חדשים של טכנולוגיית מידע. במחקר זה פיתחנו שיטה שבה חלקיקי אור בודדים – פוטונים – נלכדים ומשוחררים על פי דרישה באופן שעשוי לשמש בעתיד כזיכרון עבור מידע קוונטי. פוטונים יכולים לשאת מידע ממש כמו אלקטרונים. בנוסף, הם יכולים לעבור מרחקים ארוכים, כמו למשל בסיבים אופטיים, מבלי לאבד מידע. בשל כך, מערכות שמבוססות על פוטונים עשוית להיות טובות יותר מאשר מערכות אלקטרוניות עבור טכנולוגיות עתידיות של תקשורת וחישה מרחוק. מערכות אלה צריכות ״לארוז״ מספר יחידות מידע ולסנכרן ביניהן. כדי ליצור "חבילות מידע" שכאלה, נדרשת שליטה בעיתוי פליטת הפוטונים. התקנים קיימים – מקורות אור – מסוגלים לירות פוטונים בודדים, אך עושים זאת באופן אקראי. אחת הדרכים להתמודד עם אקראיות זו היא למצוא שיטה ללכידת הפוטונים ולשחרורם על פי דרישה – כלומר, לאחסנם באופן זמני. על אף שאיננו הראשונים (כלל וכלל) לאחסן פוטונים, אנו הראשונים לעשות זאת בטמפרטורת החדר בדרך שהיא גם מהירה יחסית, יעילה מאוד ונטולת רעש. תוצאות דומות לאלו שלנו התקבלו במקביל במערכת דומה באוניברסיטת אוקספורד בבריטניה. המערכת שלנו מכונה FLAME (Fast Ladder Memory) והיא מורכבת ממקורות לייזר וכמות קטנה של גז אטומי רובידיום. האלקטרונים של אטומי הרובידיום פועלים כ"זיכרון פוטוני", ופולסי לייזר חזקים משמשים לתהליכי הכתיבה והקריאה. הפוטונים המעופפים מאוחסנים תחילה באלקטרונים מעוררים – אלקטרונים שמסלולם סביב הגרעין נע רמה אחת החוצה מרמתם הרגילה. לאחר כמה עשרות ננו-שניות – זמן ארוך מספיק כדי לסנכרן את הפלט ממקורות פוטוניים מהירים רבים – הזיכרון נקרא, והאלקטרונים שבים למצב הבסיסי שלהם בעוד הפוטונים שבים לתנועתם המהירה. היות שמה שנכנס הוא גם מה שיוצא, FLAME נחשבת למערכת נטולת רעש כמעט לחלוטין. רק אחד ל-10,000 הפעלות עלול לצאת פוטון שלא אנחנו הכנסנו. מערכת הניסוי תופסת כיום שולחן גדול – המכוסה בעיקר בלייזרים, במראות ובעדשות, אבל הלכידה בפועל מתרחשת במיכל באורך ורוחב של סנטימטר אחד. בסופו של דבר, אנו מקווים להשתמש בתאים מילימטריים. מאחר שהאטומים בגז חוזרים למצב המקורי שלהם, ניתן לעשות בו שימוש חוזר כמעט ללא הגבלה. מחשוב, תקשורת או חישה עשויים לנצל בעתיד גם את אחד ההיבטים המוזרים של הפיזיקה הקוואנטית – תופעה הידועה בשם שזירה (entanglement), שמייצרת זיקה בין ההתנהגות של שני חלקיקים מרוחקים, וזכתה לשם "פעולת רפאים ממרחק". אם הפוטונים הלכודים בזיכרון שלנו היו קודם לכן שזורים בפוטונים אחרים, השזירה הייתה שורדת. זאת תקשורת קוואנטית במובנה האמיתי. תקשורת קוואנטית, כאשר תפותח ביום מן הימים, תהווה את הבסיס לרשת מחשבים קוואנטיים, בדומה למחשוב הענן ה״קלאסי" של ימינו.