Was ist ein Quantum Mirage?
Heutzutage können MP3-Player, die kleiner als ein Streichholzheft sind, zwei Gigabyte an Informationen enthalten - genug Platz für etwa 500 Songs. Wenn es um die Fähigkeiten, die Leistung, die Geschwindigkeit und die Energieeffizienz geht, die in ein Mobiltelefon oder einen Laptop gepackt werden können, deutet ein als Quantum Mirage bezeichnetes Phänomen darauf hin, dass die Oberfläche bisher möglicherweise nur verkratzt war. Quantum Mirage ist im Wesentlichen ein Phänomen, das darauf hindeutet, dass Daten ohne herkömmliche Drähte übertragen werden können.
1993 entdeckten IBM-Wissenschaftler das Konzept der Quantenspiegelung. Diese Entdeckung kann als Wendepunkt in der Geschichte der Nanotechnologie angesehen werden, selbst wenn integrierte Schaltkreise an ihre Grenzen der Miniaturisierung stoßen. So fortschrittlich diese Technologie auch ist, sie hängt von etwas ab, das im 19. Jahrhundert erfunden wurde - Drähten. Schließlich werden die Drähte für den effizienten Elektronenfluss zu klein und die Verbindung wird unterbrochen.
Diese Wissenschaftler bei IBM glauben, dass Quantum Mirage zur Schaffung von Schaltkreisen auf atomarer Ebene führen kann. Anstatt durch Drähte zu fließen, reitet die Information in diesem Atomkreis eine Welle in einem Elektronenmeer.
Ein Team von IBM unter der Leitung von Don Eigler hat ein Experiment durchgeführt, um Quanten-Mirage in Aktion zu demonstrieren. Mit einem Rastertunnelmikroskop stellten sie eine Ellipse zusammen, deren Durchmesser 5.000-mal kleiner war als der eines menschlichen Haares. Die Ellipse wurde durch eine Kette von 36 Kobaltatomen auf der Oberfläche eines Kupferkristalls gebildet, der auf vier Grad über dem absoluten Nullpunkt abgekühlt war.
Sie verwendeten eine Ellipse, weil sie als geometrische Form an jedem Ende ihrer langen Achse so genannte Fokuspunkte aufweist. Wenn Sie eine Linie von einem Fokuspunkt zu einem beliebigen Punkt auf der Ellipse und dann zum gegenüberliegenden Fokuspunkt ziehen, ist der Abstand immer gleich.
Sie verwendeten Kupfer, weil es nicht magnetisch ist und Kobaltatome magnetisch sind. Sie stellen das Kupfer in einen Tiefkühlzustand, denn wenn es so kalt ist, erzeugen die Elektronen im Kupfer eine Resonanz, die Kondo-Effekt genannt wird, wenn ein Kobaltatom mit ihnen in Kontakt kommt. Der Kondo-Effekt ist die Vorstellung, dass der elektrische Widerstand divergiert, wenn die Temperatur in der Nähe von 0 Kelvin liegt.
Die Ellipse der Kobaltatome bildete einen Korral, der Elektronen aus dem Kupferkristall enthielt. Als die IBM-Wissenschaftler das Rastertunnelmikroskop verwendeten, um ein Atom innerhalb der Ellipse zu positionieren, sahen sie wie erwartet den Kondo-Effekt. Wenn sie jedoch das Kobaltatom zu einem der Fokuspunkte auf der Ellipse bewegten, erschien der Kondo-Effekt am anderen Fokuspunkt.
Im Wesentlichen führte die Resonanz, die durch das magnetische Kobaltatom erzeugt wird, das mit den nichtmagnetischen Kupferelektronen wechselwirkt, eine Welle durch die in der Kobaltkette enthaltenen Elektronen zum anderen Brennpunkt. All dies trotz der Tatsache, dass ein Atom nicht da war. Die Wissenschaftler nannten diesen Effekt Quantum Mirage.
IBM Wissenschaftler gehen davon aus, dass Quantum Mirage auf ähnliche Weise betrieben werden kann wie das Fokussieren von Licht mit Linsen oder der Schall mit Parabolreflektoren. Aber die Technologie hat noch einen weiten Weg vor sich. Das Aneinanderreihen einer Atomkette mit einem Rastertunnelmikroskop kostet viel Zeit und Energie. Aber wenn der Prozess beschleunigt und verfeinert werden kann, stellen Sie sich vor, die Menschen könnten eines Tages 10.000 Songs in einem mikroskopisch kleinen MP3-Player speichern, der in das Innenohr implantiert ist. Warum nicht? Mit Phänomenen wie Quantum Mirage im Universum ist alles möglich.