Che cos'è un miraggio quantistico?

Oggi, i lettori MP3 più piccoli di un libro di partite possono contenere due gigabyte di informazioni: spazio sufficiente per circa 500 canzoni. Quando si tratta delle capacità, della potenza, della velocità e dell'efficienza energetica che è possibile impacchettare in un telefono cellulare o in un laptop, un fenomeno chiamato miraggio quantistico fa presagire che la superficie potrebbe essere stata solo graffiata finora. In sostanza, il miraggio quantistico è un fenomeno che suggerisce che i dati possono essere trasferiti senza fili convenzionali.

Nel 1993, gli scienziati IBM hanno scoperto il concetto di miraggio quantistico. Tale scoperta può essere considerata un punto di svolta nella storia della nanotecnologia, anche quando i circuiti integrati si avvicinano al loro limite di miniaturizzazione. Per quanto avanzata sia questa tecnologia, dipende da qualcosa inventato nel XIX secolo: i fili. Alla fine, i fili diventano troppo piccoli per il flusso efficiente di elettroni e la connessione si spegne.

Questi scienziati di IBM credono che il miraggio quantistico possa portare alla creazione di circuiti su scala atomica . Invece di fluire attraverso i fili, le informazioni in questo circuito atomico cavalcano un'onda in un mare di elettroni.

Un team di IBM, guidato da Don Eigler, ha avviato un esperimento per dimostrare il miraggio quantistico in azione. Usando un microscopio a scansione e tunneling, hanno assemblato un'ellisse con un diametro 5.000 volte più piccolo di quello di un capello umano. L'ellisse era formata da una collana di 36 atomi di cobalto sulla superficie di un cristallo di rame raffreddato a quattro gradi sopra lo zero assoluto.

Hanno usato un'ellisse perché, come forma geometrica, ha quelli che sono chiamati punti di messa a fuoco ad ogni estremità del suo asse lungo. Se si disegna una linea da un punto AF a un punto qualsiasi dell'ellisse, quindi al punto AF opposto, la distanza sarà sempre la stessa.

Hanno usato il rame perché non sono magnetici e gli atomi di cobalto sono magnetici. Mettono il rame in un congelamento profondo perché quando fa così freddo, gli elettroni nel rame producono una risonanza chiamata effetto Kondo quando un atomo di cobalto viene in contatto con loro. L'effetto Kondo è l'idea che la resistenza elettrica diverge quando la temperatura è vicina a 0 Kelvin.

L'ellisse di atomi di cobalto formava un recinto contenente elettroni dal cristallo di rame. Come previsto, quando gli scienziati IBM hanno utilizzato il microscopio a scansione, tunneling per posizionare un atomo all'interno dell'ellisse, hanno visto l'effetto Kondo. Ma quando spostarono l'atomo di cobalto in uno dei punti di messa a fuoco sull'ellisse, l'effetto Kondo apparve nell'altro punto di messa a fuoco.

In sostanza, la risonanza creata dall'atomo di cobalto magnetico che interagiva con gli elettroni di rame non magnetici cavalcava un'onda attraverso gli elettroni contenuti nella collana di cobalto verso l'altro punto focale. Tutto questo nonostante il fatto che non ci fosse un atomo. Gli scienziati hanno soprannominato questo effetto miraggio quantistico.

Gli scienziati IBM teorizzano che il miraggio quantistico può essere operato in modo simile alla messa a fuoco della luce con gli obiettivi o al suono con riflettori parabolici. Ma la tecnologia ha ancora molta strada da fare. Unire una collana di atomi con un microscopio a scansione e tunnel richiede molto tempo ed energia. Ma se il processo può essere accelerato e perfezionato, immagina, un giorno le persone potrebbero essere in grado di memorizzare 10.000 canzoni all'interno di un microscopico lettore MP3 impiantato nell'orecchio interno. Perchè no? Con fenomeni come il miraggio quantistico esistente nell'universo, tutto è possibile.