Wat is een Quantum Mirage?
Tegenwoordig kunnen MP3-spelers die kleiner zijn dan een boek met wedstrijden twee gigabytes aan informatie bevatten - voldoende ruimte voor ongeveer 500 nummers. Als het gaat om de mogelijkheden, kracht, snelheid en energie-efficiëntie die mogelijk zijn om in een mobiele telefoon of een laptop te verpakken, beweert een fenomeen dat quantum mirage wordt genoemd dat het oppervlak tot nu toe alleen is bekrast. In wezen is kwantumspiegeling een fenomeen dat suggereert dat gegevens kunnen worden overgedragen zonder conventionele draden.
In 1993 ontdekten wetenschappers van IBM het concept van kwantumspiegeling. Die ontdekking kan worden beschouwd als een keerpunt in de geschiedenis van de nanotechnologie, zelfs als geïntegreerde schakelingen hun limiet in miniaturisatie naderen. Hoe geavanceerd deze technologie ook is geworden, het hangt af van iets dat in de 19e eeuw is uitgevonden - draden. Uiteindelijk worden draden te klein voor de efficiënte stroom van elektronen en valt de verbinding weg.
Deze wetenschappers van IBM geloven dat kwantumspiegeling kan leiden tot het creëren van circuits op atomaire schaal. In plaats van door draden te stromen, berijdt informatie in dit atomaire circuit een golf in een zee van elektronen.
Een team bij IBM, geleid door Don Eigler, heeft een experiment opgezet om kwantumspiegeling in actie aan te tonen. Met behulp van een scanning, tunneling microscoop, assembleerden ze een ellips met een diameter van 5000 keer kleiner dan die van een mensenhaar. De ellips werd gevormd door een ketting van 36 kobaltatomen op het oppervlak van een koperkristal dat was afgekoeld tot vier graden boven het absolute nulpunt.
Ze gebruikten een ellips omdat deze, als geometrische vorm, zogenaamde focuspunten heeft aan elk uiteinde van de lange as. Als u een lijn trekt van het ene focuspunt naar een willekeurig punt op de ellips, dan naar het tegenovergestelde focuspunt, zal de afstand altijd hetzelfde zijn.
Ze gebruikten koper omdat het niet-magnetisch is en kobaltatomen magnetisch zijn. Ze zetten het koper in een diepvries omdat, als het zo koud is, de elektronen in het koper een resonantie produceren, het Kondo-effect genoemd, wanneer een kobaltatoom ermee in contact komt. Het Kondo-effect is het idee dat elektrische weerstand uiteenloopt wanneer de temperatuur bijna 0 Kelvin is.
De ellips van kobaltatomen vormde een corral met elektronen uit het koperkristal. Zoals verwacht, toen de IBM-wetenschappers de scanning, tunneling microscoop gebruikten om een atoom in de ellips te plaatsen, zagen ze het Kondo-effect. Maar toen ze het kobaltatoom naar een van de focuspunten op de ellips brachten, verscheen het Kondo-effect op het andere focuspunt.
In essentie reed de resonantie gecreëerd door het magnetische kobaltatoom dat in wisselwerking stond met de niet-magnetische koperelektronen een golf door de elektronen in de kobaltketting naar het andere focuspunt. Dit alles ondanks het feit dat er geen atoom was. De wetenschappers noemden dit effect kwantumspiegeling.
Wetenschappers van IBM theoretiseren dat kwantumspiegeling kan worden gebruikt op manieren die vergelijkbaar zijn met het focussen van licht met lenzen, of geluid met parabolische reflectoren. Maar de technologie heeft nog een lange weg te gaan. Een ketting van atomen aan elkaar rijgen met een scanning, tunneling microscoop kost veel tijd en energie. Maar als het proces kan worden versneld en verfijnd, stel je dan eens voor dat mensen op een dag misschien 10.000 liedjes kunnen opslaan in een microscopische MP3-speler geïmplanteerd in het binnenoor. Waarom niet? Met fenomenen zoals kwantumspiegeling in het universum is alles mogelijk.