Ein internationales Team von Physikern am Paul Scherrer Institut PSI hat den optischen Magnus-Effekt experimentell nachgewiesen und damit eine Verschiebung in der Art und Weise aufgedeckt, wie Laserlicht mit Atomen interagiert. Die Entdeckung, die der Physik hinter der Kurve eines sich drehenden Balls ähnelt, könnte die Präzision von Quantencomputern beeinträchtigen.
Forscher unter der Leitung von Philip Leindecker vom PSI Center for Photon Science und der Abteilung für Physik der ETH Zürich beobachteten, dass ein eng fokussierter Laser am stärksten mit einem Ion interagiert, das etwas vom Zentrum des Strahls entfernt ist. Diese unerwartete Verschiebung ist analog zum Magnus-Effekt, der dazu führt, dass ein sich drehender Tischtennisball eine Kurve beschreibt. Das Team verwendete ein einzelnes Calciumion, das in einer Ionenfallen gehalten wurde, um die Wechselwirkung des Laserlichts abzubilden.
Die in *Physical Review Letters* veröffentlichte Studie ergab, dass die veränderte elektromagnetische Feldstruktur von eng fokussiertem Laserlicht dazu führt, dass die stärkste Wechselwirkung abseits des Zentrums stattfindet. Dieser Effekt könnte Fehler in Quantencomputern verursachen, die Laser zur Steuerung von Qubits verwenden. Leindecker deutet jedoch darauf hin, dass die erzeugten Kräfte auch genutzt werden könnten, um Qubits zu koppeln und möglicherweise komplexere Berechnungen zu ermöglichen. „Die erzeugten Kräfte könnten verwendet werden, um Qubits miteinander zu koppeln und so komplexere Berechnungen zu ermöglichen“, erklärt er.
Die Forscher nutzten ein einzelnes Calciumion, das durch elektromagnetische Felder in einer Ionenfallen nahezu bewegungslos gehalten wird, als empfindliche Sonde, um den Effekt zu detektieren. Gefangene Ionen werden auch als Qubits in der Quantencomputertechnik verwendet.
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