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

Исследование детских скелетов показало истинную цену промышленной революции в Нидерландах

Исследование детских скелетов показало истинную цену промышленной революции в Нидерландах

Раскрыта тайна наскальных изображений гигантских животных в Австралии

Раскрыта тайна наскальных изображений гигантских животных в Австралии

Генетики обнаружили в Колумбии древний народ без известных потомков

Генетики обнаружили в Колумбии древний народ без известных потомков

Ученые создали алмазные часы рекордной точности

Ученые создали алмазные часы рекордной точности

Ученые за четыре часа воссоздали процесс, который занимает на Луне 15 000 лет

Ученые за четыре часа воссоздали процесс, который занимает на Луне 15 000 лет

Черноморские мидии меняют пол от стресса

Черноморские мидии меняют пол от стресса

Археологи обнаружили в Аравии один из древнейших примеров «брендинга»

Археологи обнаружили в Аравии один из древнейших примеров «брендинга»

Действительно ли реальность «мнимая»? Физики разрешили давний спор в квантовой механике

Действительно ли реальность «мнимая»? Физики разрешили давний спор в квантовой механике

Миссии NASA, которые изменили историю освоения космоса

Миссии NASA, которые изменили историю освоения космоса

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

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

Онлайн-отзывы человека могут раскрыть список его друзей мошенникам

Онлайн-отзывы человека могут раскрыть список его друзей мошенникам

Что такое 4D-печать и чем она отличается от обычной 3D-печати

Что такое 4D-печать и чем она отличается от обычной 3D-печати

В сеть попали 13 ТБ старых файлов Valve с Half-Life, Portal 2 и Left 4 Dead

В сеть попали 13 ТБ старых файлов Valve с Half-Life, Portal 2 и Left 4 Dead

Пять медицинских роботов, которые уже меняют работу больниц прямо сейчас

Пять медицинских роботов, которые уже меняют работу больниц прямо сейчас