Можна-ли, в одном атоме запечетлить состояние многих атомов?

Имхо, нельзя.
Для того, чтобы "запечатлеть" информацию, нужно в структуру внести какие-то изменения, которые потом можно надёжно идентифицировать. Да, и ещё! Эти изменения нужно хранить достаточно долгое время - ну хотя бы до момента чтения.
Какие изменения можно внести в атом и чем? Переставить местами электроны на внешних орбитах? Электроны одинаковые, подмену не сможем обнаружить. Возбудим электроны и заставим перескочить их на другие орбиты? Это будет нестабильное состояние. Заменим нейтроны на протоны? Это уже будет другой атом. Спектрометром будем определять?
И, главное, затраты на всё это.. .
Кста, какую именно инфу хранить собираемся?

можно а зачем

Можно, только печатлить нужно несколько раз.

Можно. Если его намертво закрепить в тезауристической таблице в нужной ячейке. Но причем здесь атом? )))

Нет - атом уникален.