В физике квантовый мираж является своеобразным результатом квантового хаоса . Каждая система квантового динамического бильярда будет демонстрировать эффект, называемый рубцеванием , когда квантовая плотность вероятности показывает следы путей, по которым мог бы пройти классический бильярдный шар . Для эллиптической арены рубцевание особенно выражено в фокусах, поскольку именно в этой области сходятся многие классические траектории. Рубцы в очагах в просторечии называют «квантовым миражом».
Квантовый мираж впервые экспериментально наблюдали Хари Манохаран, Кристофер Лутц и Дональд Эйглер в исследовательском центре IBM Almaden в Сан-Хосе, Калифорния, в 2000 году. Эффект весьма примечателен, но в целом согласуется с предыдущими работами по квантовой механике динамического бильярда в эллиптические арены.
.jpg/1280px-The_Well_(Quantum_Corral).jpg)
Мираж возникает в фокусах квантового загона — кольца атомов произвольной формы, расположенных на подложке . Квантовый загон был продемонстрирован в 1993 году Лутцем, Эйглером и Кромми [2] с использованием эллиптического кольца атомов железа на поверхности меди с использованием кончика низкотемпературного сканирующего туннельного микроскопа для манипулирования отдельными атомами. [3] Атомы ферромагнитного железа отражали поверхностные электроны меди внутри кольца, образуя волновую структуру, как предсказывает теория квантовой механики .
Квантовые загоны можно рассматривать как искусственные атомы, которые даже демонстрируют такие же свойства химических связей, как и реальные атомы. [4]
Размер и форма загона определяют его квантовые состояния, включая энергию и распределение электронов. Чтобы создать условия, подходящие для миража, команда в Альмадене выбрала конфигурацию загона, которая концентрировала электроны в фокусах эллипса.
Когда ученые поместили магнитный атом кобальта в один фокус загона, в другом фокусе появился мираж атома. В частности, одинаковые электронные свойства присутствовали у электронов, окружающих оба фокуса, хотя атом кобальта присутствовал только в одном фокусе. В сканирующей туннельной микроскопии атомно-острый металлический наконечник продвигается к атомно-плоской поверхности образца до тех пор, пока туннелирование электронов из атома в продвигающийся наконечник не станет эффективным. Используя острый кончик, мы также можем придать атомам, адсорбированным на поверхности, уникальные формы; например, 48 атомов железа, адсорбированных на Cu(111), расположены в виде круга диаметром 14,26 нм. [2] Электроны на поверхности меди задерживаются внутри круга, образованного атомами железа. Образец стоячей волны возникает с большим пиком в центре из-за конструктивной интерференции электронов на поверхности меди, когда они рассеиваются на адсорбированных атомах железа.
Ученые IBM надеются использовать квантовые миражи для создания процессоров атомного масштаба в будущем. [ временные рамки? ]