Основою нового пристрою є нанорозмірна оптична западина, поєднана з кристалічним резонатором. Така комбінація дозволяє значно збільшити рівень взаємодії між одиничними фотонами світла і атомами неодиму. Пристрій квантово-оптичної пам’яті працює, зберігаючи окремі фотони світла в крихітних групах атомів неодиму, а самі ці атоми “зібрані в пастці” решітки кристалу ортованадату ітрію (yttrium orthovanadate, YVO).

Для того, щоб атоми неодиму стали здатні зберігати фотони, вони попередньо готуються за допомогою послідовності імпульсів лазерного світла так, щоб їх спектр поглинання був сформований у вигляді частотної гребінки. Така підготовка гарантує, що після моменту поглинання фотонів атомами, ці фотони будуть перевипромінені назад рівно через 75 наносекунд.
У проміжку після поглинанням фотонів атомами і перевипроміненням фотонів, атоми піддаються впливу пари додаткових імпульсів лазерного світла, які можуть викликати додаткову затримку перевипромінювання до 10 наносекунд в залежності від їх інтенсивності. Ця додаткова затримка дає час пристрою для проведення процесу неруйнівного пошуку закладених в фотонах даних.

При роботі даного пристрою пам’яті виникає цікавий і незвичайний ефект. Фотони, що зберігаються в атомі неодиму, знаходяться в стані квантової суперпозиції і вони заплутуються на квантовому рівні з першим та останнім імпульсом лазерного світла. Експерименти з пристроєм пам’яті показали, що хвильова функція перевипроміненого фотону світла практично відповідає хвильовій функції початкового фотону, іншими словами, пристрій квантово-оптичної пам’яті здатний зберігати фотони, не спотворюючи закладену в них квантову інформацію.

Стабільність роботи нового пристрою квантово-оптичної пам’яті відповідає рівню стабільності роботи інших подібних пристроїв, незважаючи на те, що їх розміри відрізняються більше ніж у тисячу разів. Крім того, у пристроїв попереднього покоління була відсутня можливість здійснення пошуку в збережених у них даних.

Для того, щоб у людей з’явилась можливість використання нового пристрою квантової пам’яті в практичних цілях, вченим необхідно буде розробити більш просту і зручну технологію масового виробництва таких пристроїв. Дослідні зразки пристрою квантово-оптичної пам’яті були виготовлені шляхом технології травлення і різання матеріалу іонним променем, який являє собою повільний процес, що вимагає досить високих енергетичних витрат. І, паралельно з цим, дослідники збираються провести ряд додаткових робіт, спрямованих на збільшення ефективності пристрою і збільшення часу зберігання інформації.