В физике квантовый мираж — это своеобразный результат квантового хаоса . Каждая система квантовых динамических бильярдов будет демонстрировать эффект, называемый рубцеванием , где квантовая плотность вероятности показывает следы траекторий, по которым двигался бы классический бильярдный шар . Для эллиптической арены рубцевание особенно выражено в фокусах, поскольку это область, где сходятся многие классические траектории. Рубцы в фокусах в разговорной речи называются «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 динамических бильярдов на эллиптических аренах.
.jpg/1280px-The_Well_(Quantum_Corral).jpg)
Мираж возникает в фокусах квантового загона , кольца атомов, расположенных в произвольной форме 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] Ферромагнитные атомы железа отражали поверхностные электроны меди внутри кольца в волновую картину, как и предсказывала 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, мираж атома появился в другом фокусе. В частности, те же самые электронные свойства присутствовали в электронах, 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 наконечник, мы также можем расположить атомы, адсорбированные на поверхности, в уникальные формы; например, 48 адсорбированных атомов железа на Cu(111) расположены в круге диаметром 14,26 нм. [2] Электроны на поверхности меди оказываются запертыми внутри круга, образованного атомами железа. Возникает картина стоячей волны с большим пиком в центре из-за конструктивной интерференции электронов на поверхности меди, когда они рассеиваются от адсорбированных атомов железа.
Ученые IBM надеются использовать квантовые миражи для создания в будущем процессоров атомного масштаба. [ сроки? ]