Efectos Cuánticos

Los efectos cuánticos son comportamientos de la naturaleza que solo aparecen a escalas muy pequeñas (como átomos, electrones o fotones) y que no siguen las reglas de la física clásica que usamos en la vida diaria.

A continuación, se realiza una lista de todos los efectos cuánticos, verificados, observados o teorizados fuertemente.

Fundamentos y principios cuánticos

• Superposición cuántica
• Dualidad onda-partícula
• Cuantización de energía
• Principio de incertidumbre de Heisenberg
• No conmutatividad de operadores
• Colapso de la función de onda
• Decoherencia cuántica
• Principio de exclusión de Pauli
• Estadística cuántica (Bose-Einstein y Fermi-Dirac)

Efectos de interferencia y coherencia

• Interferencia cuántica
• Experimento de la doble rendija
• Interferencia de un solo electrón/fotón
• Coherencia cuántica
• Efecto Ramsey
• Efecto Hong–Ou–Mandel
• Batidos cuánticos

Entrelazamiento y no localidad

• Entrelazamiento cuántico
• Teleportación cuántica
• No localidad cuántica
• Violaciones de desigualdades de Bell
• Efecto EPR (Einstein-Podolsky-Rosen)
• Intercambio de entrelazamiento
• Monogamia del entrelazamiento

Efectos de túnel y barrera

• Efecto túnel cuántico
• Túnel resonante
• Efecto Zener (túnel en sólidos)
• Ionización por túnel
• Emisión de campo (Fowler–Nordheim)

Efectos de vacío cuántico

• Fluctuaciones del vacío
• Efecto Casimir
• Efecto Casimir dinámico
• Radiación de Hawking
• Efecto Unruh
• Polarización del vacío
• Creación de pares partícula-antipartícula

Fenómenos de materia condensada cuántica

Superconductividad y superfluidez

• Superconductividad
• Efecto Meissner
• Efecto Josephson
• Superfluidez
• Condensado de Bose-Einstein

Efectos electrónicos

• Efecto Hall cuántico
• Efecto Hall cuántico fraccionario
• Efecto Hall cuántico anómalo
• Efecto de túnel en uniones Josephson

Otros estados exóticos

• Aislantes topológicos
• Superconductores topológicos
• Fermiones de Majorana (cuasipartículas)
• Excitones, polaritones

Óptica cuántica y luz

• Emisión espontánea
• Emisión estimulada (base del láser)
• Efecto fotoeléctrico
• Efecto Compton
• Fluorescencia cuántica
• Antibunching de fotones
• Luz comprimida (squeezed light)
• Transparencia inducida electromagnéticamente

Medición y observador

• Efecto del observador (cuántico)
• Efecto Zeno cuántico
• Efecto anti-Zeno
• Medición débil
• Retroacción cuántica (back-action)

Efectos en química y biología cuántica

• Túnel en reacciones químicas
• Coherencia cuántica en fotosíntesis
• Magnetorrecepción (posible efecto cuántico en aves)
• Transferencia electrónica cuántica

Información y computación cuántica

• Superposición computacional
• Paralelismo cuántico
• Interferencia algorítmica
• Corrección de errores cuánticos
• Decoherencia computacional
• Supremacía cuántica

Efectos relativistas cuánticos

• Radiación de Hawking
• Efecto Unruh
• Anomalías cuánticas
• Confinamiento de quarks
• Ruptura espontánea de simetría
• Higgs y generación de masa

Efectos topológicos y avanzados

• Fases topológicas de la materia
• Invariantes topológicos
• Anyones (estadística fraccionaria)
• Transporte topológicamente protegido
• Efecto Aharonov–Bohm
• Efecto Aharonov–Casher

Otros efectos relevantes

• Efecto Lamb
• Efecto Stark cuántico
• Efecto Zeeman cuántico
• Bloqueo de Coulomb
• Ruido cuántico
• Fluctuaciones cuánticas térmicas
• Resonancia cuántica

Efectos en electrodinámica cuántica (QED)

• Desplazamiento de Lamb.
• Dispersión de Delbrück.
• Dispersión Thomson cuántica.
• Dispersión Rayleigh cuántica.
• Dispersión Raman cuántica.
• Dispersión Compton inversa.
• Producción Breit-Wheeler (creación de pares por dos fotones).
• Proceso Bethe-Heitler.
• Proceso Trident.
• Dispersión luz-luz (photon-photon scattering).
• Birrefringencia del vacío.
• Dicroísmo del vacío.

Efectos de espín

• Resonancia magnética electrónica.
• Resonancia magnética nuclear.
• Resonancia de Rabi.
• Bloqueo de espín.
• Bombeo óptico.
• Efecto Hanle.
• Precesión de Larmor.
• Resonancia de espín de muones.
• Efecto Stern-Gerlach.

Efectos de transporte cuántico

• Oscilaciones de Shubnikov-de Haas.
• Oscilaciones de De Haas-van Alphen.
• Oscilaciones de Weiss.
• Interferencia de Fano.
• Resonancia de Fano.
• Localización débil.
• Antilocalización débil.
• Localización de Anderson.
• Conductancia cuantizada.
• Bombeo cuántico.

Efectos superconductores

• Cuantización del flujo magnético.
• Vórtices de Abrikosov.
• Reflexión de Andreev.
• Reflexión Andreev cruzada.
• Bloqueo de Coulomb superconductivo.
• Interferencia SQUID.

Efectos topológicos

• Bomba de Thouless.
• Efecto Hall de espín.
• Efecto Hall cuántico de espín.
• Efecto Hall valle.
• Efecto Hall valle cuántico.
• Efecto Hall térmico cuántico.
• Efecto Hall óptico.
• Anomalía quiral.
• Efecto magnético quiral.
• Efecto vortical quiral.

Óptica cuántica

• Bloqueo fotónico.
• Transparencia inducida por cavidad.
• Oscilaciones de Rabi.
• Colapso y reviviscencia cuántica.
• Resonancia de Autler-Townes.
• Conversión paramétrica descendente espontánea.
• Mezcla de cuatro ondas cuántica.

Física atómica

• Bloqueo de Rydberg.
• Excitación colectiva de Rydberg.
• Resonancias de Feshbach.
• Condensación excitónica.
• Condensación polaritónica.

Materia condensada

• Kondo.
• Kondo de dos canales.
• Efecto Mott.
• Líquido de Fermi.
• Líquido de Luttinger.
• Cristal de Wigner.
• Vidrio de espín cuántico.
• Líquido de espín cuántico.
• Aislante de Mott.
• Transición de Mott.

Teoría cuántica de campos

• Anomalía de Adler-Bell-Jackiw.
• Ruptura dinámica de simetría.
• Condensación de quarks.
• Confinamiento cromodinámico.
• Libertad asintótica.
• Polarización del vacío.
• Inestabilidad de Schwinger.
• Condensado de gluones.

Cosmología cuántica

• Inflación impulsada por fluctuaciones cuánticas.
• Nucleación de universos burbuja.
• Decaimiento del falso vacío.
• Túnel cosmológico.
• Producción gravitacional de partículas.
• Fluctuaciones primordiales.

Información cuántica

• Bloqueo cuántico de información.
• Catalización del entrelazamiento.
• Activación del entrelazamiento.
• Discordia cuántica.
• Steering cuántico.
• Contextualidad cuántica.
• No clonación.
• No eliminación (no-deleting theorem).
• No difusión perfecta (no-broadcasting theorem).

Fenómenos aún hipotéticos o en investigación

Estos son especialmente interesantes porque todavía no cuentan con confirmación experimental completa o siguen siendo objeto de estudio:

• Radiación de Unruh (muy difícil de observar directamente).
• Efecto Schwinger en el vacío (producción espontánea de pares por campos eléctricos extremos).
• Espuma cuántica.
• Transiciones topológicas inducidas por el vacío.
• Condensados gravitacionales.
• Estados ligados en el continuo (BIC) cuánticos.
• Cristales de tiempo cuánticos (ya observados en sistemas controlados, pero todavía se investiga su alcance).
• Agujeros negros análogos con radiación tipo Hawking.
• Memoria cuántica gravitacional.