Светлината може да „завива“: оптичният ефект на Магнус е измерен с единичен йон

Нощ на учените 2026 · онлайн

Дигитални ресурси

Всички ресурси
Броеве за четене онлайнСпецброеве за изкуствения интелект и за атома, брой 200 на „Българска наука“ и вестник „Homo Sciens“.Разгледай броевете 17 нови филма за български учениОт Стамен Григоров и бактерията на киселото мляко до генетика Дончо Костов.Гледай видеата 30 години „Мария Склодовска-Кюри“ на една картаВсички проекти по програмата от 1996 до 2026 г. – и кой с кого работи.Отвори картата Архив от минали НощиФилми, лекции и броеве от Нощите на учените 2019–2023.Към архива

 

Фалцовият удар в тениса на маса кара топчето да поеме по изненадващо извита траектория. Причината за това е ефектът на Магнус: въртенето променя силите върху движещото се тяло. Международен екип от Института „Пол Шерер“ (PSI), ETH Цюрих и Университета на Амстердам вече е наблюдавал пряко оптичен аналог на това явление — не с топче, а с лазерен лъч и единичен калциев йон.

При оптичния ефект на Магнус самият йон не полита по крива линия. Вместо това се измества мястото, където силно фокусираният лазер взаимодейства най-силно с него. Максимумът не съвпада точно с най-яркия център на лъча, а се оказва леко встрани. Резултатът е публикуван в Physical Review Letters, а PSI го представя като първото експериментално пряко наблюдение на предсказания по-рано ефект.

На пръв поглед очакването изглежда очевидно: колкото по-интензивна е светлината, толкова по-силно трябва да бъде взаимодействието с атома. Но при много силно фокусиране електромагнитното поле вече не е просто гладко петно с ярък център. Пространствената му структура се усложнява, а това променя начина, по който светлината обменя импулс с йона. Така „центърът на действието“ се отделя от геометричния център на лазерния сноп.

За да видят толкова малко отместване, изследователите използват единичен калциев йон като микроскопичен датчик. Електромагнитни полета го задържат почти неподвижен в йонен капан. После учените преместват йона през различни точки на тесния лазерен лъч и измерват силата на взаимодействието във всяка позиция. По думите на първия автор Филип Лайндекер йонът „опипва“ структурата на светлината като миниатюрен сензор.

Този метод позволява да бъде измерено странично отместване от едва няколкостотин нанометра — мащаб, сравним с част от ширината на човешки косъм. Експериментът показва и неочаквана особеност: големината на отместването зависи от дължината на вълната на светлината, но не и от това колко силно е фокусиран лазерът. Именно съчетаването на пространствено сканиране с добре контролиран единичен йон превръща теоретичното предсказание в измерим ефект.

За квантовите компютри този детайл може да има практическо значение. Уловените йони са една от водещите физически платформи за кубити — основните единици на квантова информация. Техните състояния се управляват с внимателно настроени лазерни импулси. Ако най-силното взаимодействие е леко изместено, а инженерите приемат, че се намира точно в центъра, това може да намали точността на контрола и да допринесе за грешки.

Ефектът обаче не е само нежелано отклонение. Според авторите силите, които го пораждат, може да се използват за свързване на кубити един с друг. Такива контролирани взаимодействия са нужни за изпълнение на по-сложни квантови операции. Засега това е възможна посока, а не готов компонент за квантов процесор.

Проучването е добър пример защо „идеалният“ лазерен лъч често не е достатъчно добро приближение, когато експериментът стига до нанометрова точност. При обичайни приложения малкото странично отместване би останало незабелязано. При единични атоми и кубити обаче същият ефект може да бъде едновременно източник на грешка и нов инструмент.

Екипът е демонстрирал ефекта при конкретна лабораторна постановка с уловен калциев йон и силно фокусиран лазер. Следващите стъпки са да се установи как ефектът се проявява в различни геометрии и как може целенасочено да бъде компенсиран или използван.

 

Източници

Живейте по-добре с наука!

  • Развийте критично мислене и изградете защита срещу дезинформация.

  • Придобийте ключови умения за по-добър живот с нашите курсове във формат текст, видео и аудио.

  • Открийте новостите и иновациите в медицината.

  • Само 3 минути дневно са достатъчни, за да трансформирате живота си!

  • Всеки месец ви очаква нов брой с увлекателни статии по биология, космос, технологии, история, медицина и много други.

Изживейте науката навсякъде и по всяко време, като я четете на най-удобното за вас устройство.

 
Годишен абонамент
ВИЖ ПОВЕЧЕ
  • Безкрайно знание - списание, видеа, аудио, книги и т.н.
  • Достъп от всякъде
  • Социална мрежа за знание с хора като вас.

Създадохме платформа, която предлага курсове и ръководства, насочени към решаването на житейски предизвикателства чрез научно обосновани методи. Тя не само подпомага личностното развитие, но и предоставя ценни знания за водене на по-здравословен, успешен и пълноценен живот. Благодарение на научния подход, потребителите ще имат възможност да подобрят своето благосъстояние и да постигнат по-високо качество на живот.

БГ Наука
Powered by  GDPR Cookie Compliance (opens in a new tab)
Правила на поверителност

Използваме „бисквитки“, за да персонализираме съдържанието и рекламите, да предоставяме функции на социални медии и да анализираме трафика си. Също така споделяме информация за начина, по който използвате сайта ни, с партньорските си социални медии, рекламните си партньори и партньори за анализ.

Можете да коригирате всички настройки на „бисквитките“, като отворите разделите вляво.