Когато светлината започне да криволичи

Запознат ли си с онзи момент, когато тенисист на маса сервира топчето и то изведнъж променя посоката си? Това е магнусовият ефект — завъртане на топчето създава разлика в налягането на въздуха и бум, то поема по крива.

Е, задръж се здраво, защото физиците току-що откриха нещо наистина невероятно: светлината също може да криволичи.

Чакай, какво?

Преди да започнеш да се съмняваш във всичко, което си учил по физика, нека ти разкажа какво се случи. Екип от международни учени в Института "Пол Шерер" в Швейцария си играеше с един единствен калциев йон (тоест една миниатюрна електрически заредена частица). Хванаха го в електромагнитна клопка и след това го обляха с лазер.

И тук нещата стават интересни.

Очаквали са йонът да взаимодейства най-силно с най-ярката част на лъча. Логично, нали? Повече светлина = повече взаимодействие. Но не се получи така.

Най-силното взаимодействие се получи малко встрани от центъра на лъча. Не много — става дума за стотици нанометри, по-малко от прашинка. Но все пак — странично?

Учените наричат това оптичен магнусов ефект. По същество това е версията на светлината за онова, което се случва, когато въртящо се топче се носи по крива във въздуха.

Защо трябва да те е грижа?

Ето къде става наистина интересно — и малко притеснително.

Вероятно вече знаеш, че квантовите компютри са доста важна работа. Тези машини използват лазери, за да контролират кубити (квантовият еквивалент на обикновените битове) с невероятна точност. Цялата система разчита да уцели точните места в точните моменти.

Но ако този оптичен магнусов ефект съществува — а сега знаем, че съществува — значи лазерите ни може би взаимодействат малко встрани от там, където си мислим. А това може да вкарва миниатюрни грешки в квантовите изчисления.

"Всяка дреболия има значение на квантово ниво", отбелязва екипът. "Игнорирането на този ефект може да наруши точността ни."

Но чакай — има и надежда!

Нещото при научните открития е, че всяка монета има две страни.

Изследователите посочват, че този ефект може и да е полезен. Страничните сили, генерирани от извитата светлина, потенциално могат да бъдат използвани за свързване на кубити и за по-сложни квантови изчисления.

Може би това "подло топче" не е проблем — а е функция, за която просто не сме знаели до сега.

Креативната част

Това, което обожавам в тази история, е как учените доказаха съществуването на ефекта. Превърнаха един единствен калциев йон в микроскопичен сензор. Като местиха йона през различни части на лазерния лъч и измерваха взаимодействието на всяка позиция, те можаха да " усетят" структурата на светлината.

Помисли за това за момент. Използваха атом, по-малък от всичко, което можеш да си представиш, за да картографира невидимата форма на лазерен лъч. Колко яко е това?

Измерванията разкриха и нещо неочаквано: размерът на това странично отместване зависи само от дължината на вълната на светлината, а не от това колко фокусиран е лъчът. Физици от Амстердамският университет бяха предвидили този ефект теоретично преди години, но никой не го беше видял на практика до сега.

Финал

Какво научихме днес? Светлината може да криволичи. Атомите могат да служат като сензори. И понякога най-малките изненади идват от най-фундаменталната физика.

Не знам за теб, но аз съм искрено развълнуван да видя как това откритие ще оформи бъдещето на квантовите компютри. Ще ни попречи ли това подло топче, или ще намерим начин да го използваме? И в двата случая, това е напомняне, че дори в области, където си мислим, че разбираме всичко, винаги има място вселената да ни изненада с неочаквано движение.

(И да, направих тази шега нарочно.)

Източник: ScienceDaily