Что такое квантовый мираж?

Сегодня MP3-плееры, которые меньше, чем книга матчей, могут хранить два гигабайта информации - достаточно места для 500 песен. Когда речь заходит о возможностях, мощности, скорости и энергоэффективности, которые можно упаковать в сотовый телефон или ноутбук, явление, называемое квантовым миражом, предвещает, что поверхность, возможно, только поцарапана. По сути, квантовый мираж - это явление, которое предполагает, что данные могут передаваться без обычных проводов.

В 1993 году ученые IBM открыли концепцию квантового миража. Это открытие можно рассматривать как поворотный момент в истории нанотехнологий, даже когда интегральные схемы приближаются к своему пределу в миниатюризации. Как бы ни была совершенна эта технология, она зависит от чего-то, изобретенного в 19 веке - проводов. В конце концов, провода становятся слишком маленькими для эффективного потока электронов, и связь исчезает.

Эти ученые из IBM считают, что квантовый мираж может привести к созданию цепей в атомном масштабе. Вместо того, чтобы течь по проводам, информация в этой атомной цепи движется волной в море электронов.

Команда IBM во главе с Доном Эйглером организовала эксперимент, чтобы продемонстрировать квантовый мираж в действии. Используя сканирующий туннельный микроскоп, они собрали эллипс диаметром в 5000 раз меньше человеческого волоса. Эллипс был образован ожерельем из 36 атомов кобальта на поверхности кристалла меди, охлажденного до четырех градусов выше абсолютного нуля.

Они использовали эллипс, потому что, как геометрическая форма, он имеет так называемые точки фокусировки на каждом конце своей длинной оси. Если вы проведете линию от одной точки фокусировки до любой точки на эллипсе, то до противоположной точки фокусировки расстояние всегда будет одинаковым.

Они использовали медь, потому что она немагнитная, а атомы кобальта магнитные. Они помещают медь в глубокую заморозку, потому что, когда она становится такой холодной, электроны в меди создают резонанс, называемый эффектом Кондо, когда атом кобальта вступает в контакт с ними. Эффект Кондо заключается в том, что электрическое сопротивление расходится, когда температура близка к 0 Кельвина.

Эллипс атомов кобальта сформировал загон, содержащий электроны из кристалла меди. Как и ожидалось, когда ученые IBM использовали сканирующий туннельный микроскоп для позиционирования атома в эллипсе, они увидели эффект Кондо. Но когда они переместили атом кобальта в одну из точек фокусировки на эллипсе, эффект Кондо появился в другой точке фокусировки.

По сути, резонанс, создаваемый магнитным атомом кобальта, взаимодействующим с немагнитными электронами меди, перемещал волну через электроны, содержащиеся в ожерелье кобальта, к другой точке фокусировки. И все это несмотря на то, что атома там не было. Ученые окрестили этот эффект квантовым миражем.

Ученые IBM предполагают, что квантовый мираж может работать аналогично фокусированию света с помощью линз или звука с помощью параболических отражателей. Но технология имеет долгий путь. Соединение ожерелья из атомов с помощью сканирующего туннельного микроскопа отнимает много времени и энергии. Но если процесс можно ускорить и усовершенствовать, просто представьте, что однажды люди смогут хранить 10 000 песен в микроскопическом MP3-плеере, имплантированном во внутреннее ухо. Почему бы нет? С такими явлениями, как квантовый мираж, существующий во вселенной, все возможно.