Физики зафиксировали оптический эффект Магнуса на одиночном ионе

Классический эффект Магнуса, заставляющий вращающийся мяч отклоняться от прямой траектории, нашел свое отражение в квантовом мире. Ученые использовали ион кальция-40, удерживаемый в электромагнитной ловушке, в качестве высокоточного датчика структуры светового поля. При сканировании иона сфокусированным лазером с длиной волны 729 нм выяснилось, что точка максимального взаимодействия не совпадает с центром интенсивности луча.

Разница между теоретическими расчетами и реальными данными оказалась минимальной: для двух квантовых переходов смещение составило 240 и 463 нанометра при предсказанных 232 и 464 нанометрах. Столь заметное отклонение вызвано продольными составляющими электрического поля и неоднородностью поляризации, которые возникают при жесткой фокусировке света и игнорируются в упрощенных физических моделях.

Для разработчиков квантовых компьютеров это открытие носит прикладной характер. Подобные пространственные сдвиги способны создавать нежелательные связи между внутренним состоянием иона и его движением, что провоцирует ошибки при выполнении логических операций. В будущем физики планируют использовать выявленный эффект не только для коррекции помех, но и как инструмент для реализации сложных взаимодействий между кубитами в многокубитных системах.