Фізики зробили незвичайне відкриття, яке показує, що сильно сфокусоване лазерне світло поводиться не зовсім так, як можна було б очікувати. Дослідники вперше безпосередньо спостерігали оптичний аналог ефекту Магнуса — явища, через яке обертовий м’яч під час польоту відхиляється убік.
Цього разу роль м’яча виконав не предмет, а один іон кальцію-40, утримуваний майже нерухомо в електромагнітній пастці. На нього спрямували дуже точно сфокусований лазер із довжиною хвилі 729 нанометрів. Переміщуючи промінь із надзвичайною точністю, науковці змогли буквально «просканувати» реакцію іона на світло.
Результат виявився несподіваним: найсильніша взаємодія між лазером та іоном відбувалася не в самому центрі променя, а була зміщена вбік на кілька сотень нанометрів.
В одному з вимірювань зміщення становило близько 240 нанометрів, а в іншому — приблизно 463 нанометри. Ці значення практично збіглися з теоретичними прогнозами.
Причина такого ефекту криється в самій структурі сильно сфокусованого світла. Коли лазерний промінь стискають до дуже малого розміру, його електромагнітне поле стає складнішим: виникають градієнти поляризації та компоненти електричного поля, які зазвичай майже непомітні.
Особливо цікаво, що відкриття може мати практичне значення для квантових комп’ютерів. У системах із захопленими іонами лазери використовують для керування кубітами. Навіть крихітні зміщення сили світлової взаємодії можуть впливати на точність квантових операцій.
Тепер дослідники отримали спосіб вимірювати цей ефект безпосередньо. У майбутньому його можна буде не лише враховувати під час роботи квантових систем, а й потенційно використовувати для керування взаємодією між кубітами.
Тобто те, що спочатку виглядає як небажана оптична особливість, цілком може перетворитися на новий інструмент для квантових технологій. Дослідження опубліковано в журналі Physical Review Letters.
