Физики впервые наблюдали оптический эффект Магнуса на одном ионе

Исследователи впервые напрямую зафиксировали оптический аналог эффекта Магнуса на отдельном ионе. Они обнаружили, что при сильной фокусировке лазера область максимального взаимодействия света с атомом может смещаться на сотни нанометров — этот эффект потенциально важен для квантовых компьютеров.

Физики впервые наблюдали оптический эффект Магнуса на одном ионе

Эффект Магнуса обычно связывают с вращающимися мячами, которые из-за взаимодействия с воздухом отклоняются от ожидаемой траектории. Физики обнаружили оптический аналог этого явления и впервые смогли непосредственно измерить его на уровне отдельного иона.

В эксперименте ученые удерживали один ион кальция-40 в электромагнитной ловушке и направляли на него сильно сфокусированный лазер с длиной волны 729 нанометров. Перемещая луч и отслеживая переходы между квантовыми состояниями частицы, исследователи использовали сам ион в качестве микроскопического датчика структуры света.

Оказалось, что область наиболее сильного взаимодействия находилась не точно в центре лазерного луча. Для двух исследованных переходов ученые зарегистрировали боковые смещения примерно на 240 и 463 нанометра. Результаты практически совпали с теоретическими значениями в 232 и 464 нанометра.

Причиной становятся особенности электромагнитного поля сильно сфокусированного света. В таких условиях возникают продольные компоненты поля и градиенты поляризации, из-за которых взаимодействие с атомом смещается относительно оптической оси. Возможность существования подобного эффекта была предсказана ранее, но напрямую отобразить его на атомном масштабе до сих пор не удавалось.

Открытие может оказаться важным для квантовых компьютеров на захваченных ионах, где лазеры используются для управления кубитами. Неучтенные пространственные смещения способны снижать точность операций, однако в перспективе возникающие силы можно, наоборот, использовать для взаимодействия между кубитами.

Пока исследование демонстрирует прежде всего фундаментальную физику эффекта. Следующим шагом станет изучение способов точного контроля таких взаимодействий, чтобы потенциально использовать их при создании более крупных и стабильных квантовых процессоров.

Читайте также

Гормон голода предскажет осложнение беременности точнее ультразвука

Гормон голода предскажет осложнение беременности точнее ультразвука

Остеопатия снижает депрессию эффективнее таблеток

Остеопатия снижает депрессию эффективнее таблеток

Ученые выяснили, как физическая активность в детстве может повлиять на организм во взрослом возрасте

Ученые выяснили, как физическая активность в детстве может повлиять на организм во взрослом возрасте

Ученые разгадали происхождение загадочного сигнала в квантовом материале

Ученые разгадали происхождение загадочного сигнала в квантовом материале

Ученые разработали низкоуглеродный бензин с октановым числом до 102

Ученые разработали низкоуглеродный бензин с октановым числом до 102

Ученые впервые напрямую проверили принцип Эйнштейна на падающем квантовом объекте

Ученые впервые напрямую проверили принцип Эйнштейна на падающем квантовом объекте

Окаменелость возрастом 324 млн лет раскрыла, как насекомые вышли на сушу

Окаменелость возрастом 324 млн лет раскрыла, как насекомые вышли на сушу

Астрономы выяснили, что предполагаемые следы темной материи могут создавать сами галактики

Астрономы выяснили, что предполагаемые следы темной материи могут создавать сами галактики

Миссии NASA, которые изменили историю освоения космоса

Миссии NASA, которые изменили историю освоения космоса

Те самые редкоземельные металлы: что в них редкого и зачем они вообще нужны

Те самые редкоземельные металлы: что в них редкого и зачем они вообще нужны

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

«Вояджеру-1» исполнилось 49 лет — самый далекий аппарат человечества все еще работает

«Вояджеру-1» исполнилось 49 лет — самый далекий аппарат человечества все еще работает

Tesla выпустила на обычные дороги роботакси без руля и педалей

Tesla выпустила на обычные дороги роботакси без руля и педалей

Флуоресценция замерила содержание микропластика в реке Воронеж

Флуоресценция замерила содержание микропластика в реке Воронеж

Ученые ТПУ создали топливо из угольной смолы и переработанных шин от БелАЗов

Ученые ТПУ создали топливо из угольной смолы и переработанных шин от БелАЗов