miniatura|Imatge d'un corral quàntic el·líptic construït utilitzant l'assemblador d'àtoms autònom; els àtoms de Co es van dipositar amb cobertura submonocapa sobre un Cu(111) a 7K en UHV i les mesures STM posteriors es van realitzar a una temperatura de mostra de 4,3 K. En física, un miratge quàntic és un resultat peculiar en el caos quàntic. Cada sistema de billar dinàmic quàntic exhibirà un efecte anomenat cicatrització, on la densitat de probabilitat quàntica mostra traces dels camins que prendria una bola de billar clàssica. Per a una arena el·líptica, la cicatrització és particularment pronunciada als focus, ja que aquesta és la regió on convergeixen moltes trajectòries clàssiques. Les cicatrius als focus es coneixen col·loquialment com el "miratge quàntic".
El miratge quàntic va ser observat experimentalment per primera vegada per Hari Manoharan, Christopher Lutz i Donald Eigler al Centre de Recerca IBM Almaden de San Jose, Califòrnia, l'any 2000. L'efecte és força remarcable, però en general concorda amb treballs anteriors sobre la mecànica quàntica del billar dinàmic en arenes el·líptiques.
Corral quàntic esquerra|miniatura|El Pou (Corral Quàntic) (2009) de Julian Voss-Andreae. Creada a partir de les dades experimentals de 1993 de Lutz et al., l'escultura daurada va aparèixer en una ressenya del 2009 de l'exposició d'art "Objectes Quàntics" a la revista Nature. El miratge es produeix als focus d'un corral quàntic, un anell d'àtoms disposats en una forma arbitrària sobre un substrat. El corral quàntic va ser demostrat el 1993 per Lutz, Eigler i Crommie utilitzant un anell el·líptic d'àtoms de ferro sobre una superfície de coure utilitzant la punta d'un microscopi de túnel de rastreig de baixa temperatura per manipular àtoms individuals. Els àtoms de ferro ferromagnètics van reflectir els electrons de la superfície del coure dins de l'anell en un patró d'ona, tal com prediu la teoria de la mecànica quàntica.
Els corrals quàntics es poden considerar com a àtoms artificials que fins i tot mostren propietats d'enllaç químic similars a les dels àtoms reals.
La mida i la forma del corral determinen els seus estats quàntics, incloent-hi l'energia i la distribució dels electrons. Per crear les condicions adequades per al miratge, l'equip d'Almaden va triar una configuració del corral que concentrava els electrons als focus de l'el·lipse.
Quan els científics van col·locar un àtom de cobalt magnètic en un focus del corral, va aparèixer un miratge de l'àtom a l'altre focus. Concretament, les mateixes propietats electròniques eren presents als electrons que envoltaven tots dos focus, tot i que l'àtom de cobalt només era present en un focus. En la microscòpia de túnel de rastreig, una punta metàl·lica atòmicament afilada s'avança cap a la superfície de la mostra atòmicament plana fins que la tunelització d'electrons fora de l'àtom i cap a la punta que avança esdevé efectiva. Utilitzant la punta afilada també podem disposar els àtoms adsorbits a la superfície en formes úniques; per exemple, 48 àtoms de ferro adsorbits sobre Cu(111) disposats en un cercle de 14,26 nm de diàmetre. Els electrons de la superfície de coure queden atrapats dins del cercle format pels àtoms de ferro. S'origina un patró d'ona estacionària amb un pic gran al centre a causa de la interferència constructiva dels electrons a la superfície de coure a mesura que es dispersen pels àtoms de ferro adsorbits.
Aplicacions Els científics d'IBM esperen utilitzar miratges quàntics per construir processadors a escala atòmica en el futur.
Referències
Categoria:Mecànica quàntica