पिंग-पोंग लूप बॉल का प्रक्षेपवक्र क्वांटम प्रकाश के क्षेत्र में फिर से प्रकट होता है। वैज्ञानिकों ने सबसे पहले प्रायोगिक तौर पर ऑप्टिकल मैग्नस प्रभाव की पुष्टि की

सार:

टेबल टेनिस या फुटबॉल में, उच्च गति से घूमने वाला गोला "लूप बॉल" वायु प्रवाह में अंतर के कारण एक घुमावदार प्रक्षेपवक्र खींचेगा। इस क्लासिक भौतिकी घटना को मैग्नस प्रभाव कहा जाता है। हाल ही में, स्विट्जरलैंड में पॉल शेरर इंस्टीट्यूट (पीएसआई) के वैज्ञानिकों के नेतृत्व में एक अंतरराष्ट्रीय शोध दल ने अकादमिक जर्नल फिजिकल रिव्यू लेटर्स में एक पेपर प्रकाशित किया, जिसमें घोषणा की गई कि पहली बार संबंधित "ऑप्टिकल मैग्नस प्रभाव" को बेहद सूक्ष्म पैमाने पर लेजर और एकल आयनों का उपयोग करके सीधे देखा गया था।

इस घटना से पता चलता है कि अत्यधिक केंद्रित लेजर और क्वबिट के बीच मजबूत संपर्क बिंदु पर सैकड़ों नैनोमीटर का एक छोटा पार्श्व बदलाव होता है। आयन ट्रैप क्वांटम कंप्यूटरों की नियंत्रण सटीकता में सुधार के लिए इस खोज का महत्वपूर्ण वैज्ञानिक महत्व है।

आम तौर पर, यह सहज रूप से माना जाता है कि प्रकाश की तीव्रता लेजर बीम के केंद्र में सबसे मजबूत होती है, और परमाणुओं के साथ बातचीत भी किरण के केंद्र में सबसे तीव्र होनी चाहिए। हालाँकि, जब लेज़र प्रकाश को अत्यधिक कसकर केंद्रित किया जाता है, तो इसकी स्थानिक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र संरचना जटिल सूक्ष्म पुनर्आकार से गुजरती है। एम्स्टर्डम विश्वविद्यालय के सैद्धांतिक भौतिकविदों ने कुछ साल पहले भविष्यवाणी की थी कि प्रकाश तरंग क्षेत्र में इस बदलाव के कारण लेजर और परमाणुओं के बीच सबसे मजबूत संपर्क बिंदु प्रकाश स्थान के केंद्र में नहीं, बल्कि थोड़ा एक तरफ गिर जाएगा, जो ऑप्टिकल स्तर पर मैग्नस प्रभाव के रूप में प्रकट होता है।

प्रयोग में इस बेहद कमजोर भौतिक घटना को पकड़ने के लिए, अनुसंधान टीम ने एक अति-उच्च वैक्यूम कक्ष में आयन जाल में एकल कैल्शियम आयनों को स्थिर करने के लिए विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों का उपयोग किया। क्वांटम कंप्यूटिंग में, फंसे हुए आयनों को अक्सर गणना करने के लिए क्वैबिट के रूप में उपयोग किया जाता है, और बारीक ट्यून किए गए लेजर पल्स उनके क्वांटम राज्यों को बदलने के लिए केंद्रीय उपकरण हैं। प्रयोग के दौरान, शोधकर्ताओं ने कैल्शियम आयनों के सापेक्ष एक अत्यधिक केंद्रित लेजर बीम को स्थानांतरित किया और विभिन्न स्थानिक निर्देशांक पर आयनों और प्रकाश क्षेत्र के बीच बातचीत की तीव्रता को सटीक रूप से मापा। सूक्ष्म जांच के रूप में कैल्शियम आयनों का उपयोग करते हुए, उन्होंने केवल कुछ सौ नैनोमीटर के एक छोटे पार्श्व विस्थापन को सफलतापूर्वक मापा।

प्रयोग से एक अप्रत्याशित भौतिक संपत्ति का भी पता चला: इस पार्श्व बदलाव का सटीक परिमाण केवल उपयोग किए गए लेजर की तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करता है, न कि लेजर बीम कितनी मजबूती से केंद्रित है। आयन ट्रैप क्वांटम कंप्यूटरों के लिए जो व्यक्तिगत क्वैब को संबोधित करने और क्वांटम लॉजिक गेट्स को नियंत्रित करने के लिए सटीक लेजर बीम पर भरोसा करते हैं, यदि एल्गोरिदम और ऑप्टिकल संरेखण में सैकड़ों नैनोमीटर के "विलक्षण" विस्थापन को नजरअंदाज कर दिया जाता है, तो लेजर इच्छित लक्ष्य पर सटीक रूप से कार्य नहीं कर सकता है, इस प्रकार निरंतर उच्च-परिशुद्धता क्वांटम संचालन में व्यवस्थित त्रुटियां उत्पन्न होती हैं।

अध्ययन के पहले लेखक और ईटीएच ज्यूरिख में भौतिकी विभाग और पॉल शेर इंस्टीट्यूट के एक शोधकर्ता फिलिप लेइंडेकर ने यह भी बताया कि यह प्रभाव न केवल नकारात्मक हस्तक्षेप है, बल्कि इससे उत्पन्न होने वाले सूक्ष्म विद्युत चुम्बकीय बल को आसन्न क्वैबिट के बीच नियंत्रित युग्मन प्राप्त करने में सहायता के लिए एक नए भौतिक तंत्र के रूप में उपयोग किए जाने की भी उम्मीद है, इस प्रकार अधिक जटिल क्वांटम तर्क संचालन करने के लिए नए प्रयोगात्मक तरीके प्रदान किए जाते हैं। इस उपलब्धि ने न केवल बुनियादी क्वांटम ऑप्टिक्स के स्तर पर लंबे समय से चली आ रही सैद्धांतिक परिकल्पनाओं को सत्यापित किया, बल्कि अगली पीढ़ी के अत्यधिक दोष-सहिष्णु आयन ट्रैप क्वांटम हार्डवेयर के ऑप्टिकल सिस्टम अंशांकन के लिए एक महत्वपूर्ण पैरामीटर बेंचमार्क भी स्थापित किया।