Hva er et Quantum Mirage?

I dag kan MP3-spillere som er mindre enn en bok med fyrstikker, inneholde to gigabyte med informasjon - nok plass til omtrent 500 sanger. Når det gjelder kapasitetene, kraften, hastigheten og energieffektiviteten som er mulig å pakke inn i en mobiltelefon, eller en bærbar datamaskin, fremhever et fenomen som kalles kvantespeil at overflaten bare har blitt riper så langt. I hovedsak er kvantespeiling et fenomen som antyder at data kan overføres uten konvensjonelle ledninger.

I 1993 oppdaget IBM-forskere konseptet kvantespeiling. Denne oppdagelsen kan betraktes som et vendepunkt i historien til nanoteknologi, selv når integrerte kretsløp nærmer seg grensen for miniatyrisering. Så avansert som denne teknologien har blitt, avhenger den av noe som ble oppfunnet på 1800-tallet - ledninger. Etter hvert blir ledningene for små for effektiv strøm av elektroner og tilkoblingen svimler ut.

Disse forskerne hos IBM mener kvantespeil kan føre til at det skapes kretsløp i atomskala . I stedet for å strømme gjennom ledninger, rir informasjon i denne atomkretsen en bølge i et hav av elektroner.

Et team hos IBM, ledet av Don Eigler, satte opp et eksperiment for å demonstrere kvantespegling i aksjon. Ved hjelp av et skannende, tunnelmikroskop monterte de en ellipse med en diameter på 5000 ganger mindre enn for et menneskehår. Ellipsen ble dannet av et kjede med 36 koboltatomer på overflaten av en kobberkrystall avkjølt til fire grader over absolutt null.

De brukte en ellipse fordi den som geometrisk form har det som kalles fokuspunkter i hver ende av den lange aksen. Hvis du tegner en linje fra ett fokuspunkt til et hvilket som helst punkt på ellipsen, så over til motsatt fokuspunkt, vil avstanden alltid være den samme.

De brukte kobber fordi det er ikke-magnetiske og koboltatomer er magnetiske. De setter kobberet i frysepunkt, fordi når det er så kaldt, produserer elektronene i kobberet en resonans kalt Kondo-effekten når et koboltatom kommer i kontakt med dem. Kondo-effekten er forestillingen om at elektrisk motstand avviker når temperaturen er nær 0 Kelvin.

Ellipsen av koboltatomer dannet en koral som inneholdt elektroner fra kobberkrystallen. Som forventet, da IBM-forskerne brukte skanningen, tunnelt mikroskop for å plassere et atom i ellipsen, så de Kondo-effekten. Men da de flyttet koboltatomet til et av fokuspunktene på ellipsen, dukket Kondo-effekten opp på det andre fokuspunktet.

I hovedsak kjørte resonansen som ble opprettet av det magnetiske koboltatomet som samvirker med de ikke-magnetiske kobberelektronene, en bølge gjennom elektronene som inneholdt i koboltkjedet til det andre fokuspunktet. Alt dette til tross for at et atom ikke var der. Forskerne kalte denne effekten kvantespeiling.

IBM-forskere teoretiserer at kvantespeil kan opereres på måter som ligner fokuseringslys med linser, eller lyd med parabolske reflekser. Men teknologien har en lang vei å gå. Å koble sammen et halskjede med atomer med et skannende, tunnelerende mikroskop tar mye tid og energi. Men hvis prosessen kan akselereres og foredles, bare forestill deg, en dag kan folk være i stand til å lagre 10 000 sanger i en mikroskopisk MP3-spiller som er implantert i det indre øret. Hvorfor ikke? Med fenomener som kvante mirage som finnes i universet, er alt mulig.