南京大學物理學院教授丁海峰課題組發現了一種不依賴近藤效應的量子海市蜃樓效應。該效應不再局限於費米能級附近，而是能夠在較寬的能量範圍內進行探測，在此基礎上，他們還揭示了量子海市蜃樓的物理機制，並構建了在原子尺度上的基本邏輯門。近日，他們的研究成果以《橢圓量子圍欄中近藤無關的海市蜃樓》為題發表在《自然—通訊》上。
海市蜃樓是自然界中一種十分有趣的現象，量子海市蜃樓效應是海市蜃樓的量子版本。近藤效應是含有極少量磁性雜質的晶態金屬，在低溫情況下所出現的一種電阻極小的現象。
前人的工作是利用近藤效應來實現量子海市蜃樓，僅能在費米能級附近進行探測。這在很大程度上限制了量子海市蜃樓物理機制的探索和可能應用。
據論文第一作者物理學院博士李啟立介紹，量子海市蜃樓效應顯示，橢圓量子圍欄中其中一個焦點所擺放原子的近藤效應能在另一個焦點處被探測到，從而展示了一種在原子尺度下傳輸信息的可能性，並能對原子和分子性質進行幾乎無幹擾的遠端探測。
結合系統的實驗探究和解析模型，該研究揭示了量子海市蜃樓的形成機制，表明量子海市蜃樓是由橢圓量子圍欄一個沒有放置原子的焦點的電子波函數，與經過圍欄和放置在另一焦點處的原子反射回來的波函數相干疊加的結果。在此基礎上，他們還進一步通過對量子海市蜃樓的精密調控實現了基本邏輯操縱，如邏輯非門、扇出門和或門等。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-020-15137-8
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