测完一次，还想再测一次
普通光探测器收到一个光子，往往就把它吸收了。我们知道光子来过，光子却已经不在。假如想跟踪同一个量子系统，看看它接下来怎样变化，第一次测量就结束一切，显然不够用。2012 年诺贝尔物理学奖表彰的工作，让另一种做法成为可能：先把一个离子或一小份光留住，再反复操控、测量它。
Wineland 和同事用光控制困在阱里的离子；Haroche 和同事把光存进腔里，让原子经过，带回光场的信息。两种方法交换了光与物质的角色，都让研究者能够回到同一个系统，继续下一步实验。
证据阅读：NIST (2012), David J. Wineland wins Nobel Prize in PhysicsNobel Prize in Physics 2012 — presentation speech
让一颗离子用明暗报告状态
离子就是带电的原子，电磁场能把它留在一个小区域里，供研究者反复照射。离子内部有几个允许的能量状态。选好激光频率，离子处在其中一个状态时，就能不断吸收、发射光子，再回到能够吸光的状态，这叫循环跃迁。另一个状态不参加这个循环，看起来就暗得多。原本很难直接辨认的内部差别，被许多荧光光子放大了。
读出时，离子仍留在阱里。把探测到的光子按时间排开，会看到一段亮、一段暗，像电报信号。研究者结合能级、激光驱动和明暗持续时间，判断离子何时发生量子跃迁；还要测清背景和光子收集效率，免得把一次普通漏检误认成状态改变。
这种测量留住了离子，却会改变它。量子叠加的几种可能之间，有一种确定的相位关系，后续操作可以让它们发生干涉。荧光把明与暗分辨出来时，这种关系会受到破坏。保住粒子和保住叠加，是实验里的两个不同目标。
证据阅读：Leibfried et al. (2003), Quantum dynamics of single trapped ions, Rev. Mod. Phys. 75, 281
让原子数光，而不把光吞掉
Haroche 的实验把角色倒了过来：微波腔存住光，经过腔的原子负责带回信息。2007 年的实验把原子跃迁调离腔的共振频率。光场改变原子态里两部分的相对节拍，也就是相位，而不被原子吸收。后续脉冲再把相位差转成能探测的原子状态。
一个原子只提供一部分线索。接连测量许多原子，几种可能的光子数才逐渐分开。两次探测之间，光还在腔里，研究者便能继续跟踪光子数怎样变化。探针有误差，通常得积累一段结果，才能分清一次可能的跳变和短暂的不确定。
证据阅读：Gleyzes et al. (2007), Quantum jumps of light recording the birth and death of a photon in a cavityGuerlin et al. (2007), Progressive field-state collapse and quantum non-demolition photon counting
“非破坏”究竟保住了什么
理想的失谐探针不与光场交换能量，读出信息时也不改变光子数。这就是量子非破坏测量：在合适的动力学条件下，保住选定的被测量。这里选的是光子数。
光场的量子态仍会随着测量改变。开始时，几个光子数都可能；原子经过得足够多，测量后的态便可能集中到某一个数。不同光子数分量之间的相干性，也可能在这时消失。腔会漏光，还会与热环境交换能量，这些过程仍能改变光子数。
证据阅读：Gleyzes et al. (2007), Quantum jumps of light recording the birth and death of a photon in a cavityGuerlin et al. (2007), Progressive field-state collapse and quantum non-demolition photon counting
读出之后，实验还能继续
关键进展是能够对同一个系统接着提问：荧光明暗读离子的内部态，边带光谱探测它的量子化运动，腔内原子探针跟踪储存的光子数。每种测量各有目标。弄清读出后保留下来的性质，下一束激光、下一个原子或下一次反馈，才有机会继续控制这个系统。
证据阅读：NIST (2012), David J. Wineland wins Nobel Prize in PhysicsNobel Prize in Physics 2012 — presentation speech