Учёные впервые зафиксировали эффект Магнуса на единичной ионной стадии
Группа международных исследователей впервые зафиксировала оптический аналог эффекта Магнуса на уровне одного иона в практическом эксперименте. Об этом сообщает One.uz.В ходе изучения взаимодействия мощного фокусированного лазерного луча и отдельного атома был измерен важный феномен, предсказанный теоретически. Это открытие приобретает важное значение для создания квантовых компьютеров высокой точности и управления микроскопическими физическими процессами.
Известный по законам классической физики эффект Магнуса, как правило, проявляется в изменении траектории вращающегося в воздухе мяча из-за разности давления вокруг объекта, вызывающей боковую силу.
Аналог этого явления на уровне фотонов ранее считался лишь теоретической гипотезой, и его прямое наблюдение на атомном уровне до сих пор было невозможным. Новый эксперимент подтвердил эти теории полностью.
Ход эксперимента и полученные результаты
Во время эксперимента исследователи с помощью специального электромагнитного ловушки удерживали почти неподвижный ион кальция-40 и проводили с ним измерения. На него направляли мощный фокусированный лазерный луч с длиной волны 729 нанометра, постепенно смещая луч относительно иона.
В этом процессе ион выполнял роль микроскопического зонда, помогая определить внутреннюю структуру светового поля. Исследователи измеряли вероятность перехода между различными квантовыми состояниями иона в зависимости от его положения относительно светового луча.
Как известно, пик взаимодействия не совпал с ожидаемой точкой, основанной на распределении интенсивности света. Для двух видов квантовых переходов наблюдаемый фазовый сдвиг составил соответственно 240 и 463 нанометра.
Эти показатели оказались в высокой степени согласия с предварительными теоретическими расчетами, что удивило специалистов.
Значение для квантовых технологий
Наблюдение этого явления связано с непосредственной зависимостью от сложной электромагнитной структуры мощного фокусированного света.
В таких условиях longitudinal компонента электрического поля и изменения фазы поляризации начинают играть значительную роль. В простых моделях лазерного луча такие тонкие эффекты обычно пренебрегают, но на квантовом уровне они приобретают важное значение.
Для квантовых компьютеров практическая ценность этого открытия очень высока. В ионных квантовых процессорах лазеры являются основным средством управления состоянием отдельных кубитов.
Фазовые сдвиги и неоднородность поляризации связывают внутреннее квантовое состояние иона с его движением, что может приводить к неожиданным ошибкам в вычислительных операциях. Как подчеркивают исследователи, глубокое понимание этого явления позволит в будущем повысить точность квантовых операций и более эффективно управлять взаимодействием между ионными кубитами.
