¿Qué es un espejismo cuántico?

Hoy en día, los reproductores de MP3 que son más pequeños que un libro de fósforos pueden contener dos gigabytes de información, suficiente espacio para unas 500 canciones. Cuando se trata de las capacidades, la potencia, la velocidad y la eficiencia energética que son posibles de empacar en un teléfono celular o una computadora portátil, un fenómeno llamado espejismo cuántico presagia que la superficie puede haberse rayado hasta ahora. Esencialmente, el espejismo cuántico es un fenómeno que sugiere que los datos pueden transferirse sin cables convencionales.

En 1993, los científicos de IBM descubrieron el concepto de espejismo cuántico. Ese descubrimiento puede considerarse como un punto de inflexión en la historia de la nanotecnología, incluso cuando los circuitos integrados se acercan a su límite en miniaturización. Tan avanzada como se ha convertido esta tecnología, depende de algo inventado en el siglo XIX: los cables. Finalmente, los cables se vuelven demasiado pequeños para el flujo eficiente de electrones y la conexión se apaga.

Estos científicos de IBM creen que el espejismo cuántico puede conducir a la creación de circuitos a escala atómica . En lugar de fluir a través de los cables, la información en este circuito atómico genera una ola en un mar de electrones.

Un equipo de IBM, dirigido por Don Eigler, organizó un experimento para demostrar el espejismo cuántico en acción. Usando un microscopio de exploración y túnel, ensamblaron una elipse con un diámetro 5.000 veces más pequeño que el de un cabello humano. La elipse estaba formada por un collar de 36 átomos de cobalto en la superficie de un cristal de cobre enfriado a cuatro grados por encima del cero absoluto.

Utilizaron una elipse porque, como forma geométrica, tiene lo que se llaman puntos de enfoque en cada extremo de su eje largo. Si dibuja una línea desde un punto de enfoque a cualquier punto de la elipse, luego hacia el punto de enfoque opuesto, la distancia siempre será la misma.

Usaron cobre porque no es magnético y los átomos de cobalto son magnéticos. Pusieron el cobre en una congelación profunda porque cuando hace tanto frío, los electrones en el cobre producen una resonancia llamada efecto Kondo cuando un átomo de cobalto entra en contacto con ellos. El efecto Kondo es la noción de que la resistencia eléctrica diverge cuando la temperatura está cerca de 0 Kelvin.

La elipse de los átomos de cobalto formó un corral que contenía electrones del cristal de cobre. Como era de esperar, cuando los científicos de IBM usaron el microscopio de exploración y tunelado para colocar un átomo dentro de la elipse, vieron el efecto Kondo. Pero, cuando movieron el átomo de cobalto a uno de los puntos de enfoque en la elipse, el efecto Kondo apareció en el otro punto de enfoque.

En esencia, la resonancia creada por el átomo de cobalto magnético que interactúa con los electrones de cobre no magnéticos condujo una onda a través de los electrones contenidos en el collar de cobalto hasta el otro punto de enfoque. Todo esto a pesar del hecho de que un átomo no estaba allí. Los científicos llamaron a este efecto espejismo cuántico.

Los científicos de IBM teorizan que el espejismo cuántico se puede operar de manera similar a enfocar la luz con lentes o el sonido con reflectores parabólicos. Pero la tecnología tiene un largo camino por recorrer. Unir un collar de átomos con un microscopio de barrido y túnel requiere mucho tiempo y energía. Pero si el proceso puede acelerarse y refinarse, imagínense que un día las personas podrán almacenar 10,000 canciones dentro de un reproductor microscópico de MP3 implantado en el oído interno. Por qué no? Con fenómenos como el espejismo cuántico existente en el universo, todo es posible.