Saat ini, pemutar MP3 yang lebih kecil dari buku korek api dapat menampung dua gigabyte informasi — cukup untuk sekitar 500 lagu. Ketika datang ke kemampuan, daya, kecepatan dan efisiensi energi yang mungkin untuk dikemas ke dalam ponsel, atau laptop, sebuah fenomena yang disebut fatamorgana kuantum menandakan bahwa permukaan mungkin hanya tergores sejauh ini. Pada dasarnya, fatamorgana kuantum adalah fenomena yang menunjukkan bahwa data dapat ditransfer tanpa kabel konvensional.
Pada tahun 1993, ilmuwan IBM menemukan konsep fatamorgana kuantum. Penemuan itu dapat dianggap sebagai titik balik dalam sejarah nanoteknologi, bahkan ketika sirkuit terpadu mendekati batasnya dalam miniaturisasi. Secanggih apapun teknologi ini, itu tergantung pada sesuatu yang ditemukan pada abad ke-19 — kabel. Akhirnya, kabel menjadi terlalu kecil untuk aliran elektron yang efisien dan koneksi terputus.
Para ilmuwan di IBM ini percaya fatamorgana kuantum dapat mengarah pada penciptaan sirkuit pada skala atom. Alih-alih mengalir melalui kabel, informasi dalam rangkaian atom ini menunggangi gelombang di lautan elektron.
Sebuah tim di IBM, yang dipimpin oleh Don Eigler, membuat eksperimen untuk mendemonstrasikan fatamorgana kuantum dalam aksi. Menggunakan pemindaian, mikroskop tunneling, mereka merakit sebuah elips dengan diameter 5,000 kali lebih kecil dari rambut manusia. Elips dibentuk oleh kalung 36 atom kobalt pada permukaan kristal tembaga yang didinginkan hingga empat derajat di atas nol mutlak.
Mereka menggunakan elips karena, sebagai bentuk geometris, memiliki apa yang disebut titik fokus di setiap ujung sumbu panjangnya. Jika Anda menarik garis dari satu titik fokus ke titik mana pun pada elips, lalu ke titik fokus yang berlawanan, jaraknya akan selalu sama.
Mereka menggunakan tembaga karena itu non-magnetik dan atom kobalt bersifat magnetis. Mereka menempatkan tembaga dalam pembekuan yang dalam karena saat suhu sedingin itu, elektron dalam tembaga menghasilkan resonansi yang disebut efek Kondo ketika atom kobalt bersentuhan dengan mereka. Efek Kondo adalah gagasan bahwa hambatan listrik menyimpang ketika suhu mendekati 0 Kelvin.
Elips atom kobalt membentuk kandang yang mengandung elektron dari kristal tembaga. Seperti yang diharapkan, ketika para ilmuwan IBM menggunakan pemindaian, mikroskop terowongan untuk memposisikan atom di dalam elips, mereka melihat efek Kondo. Namun, ketika mereka memindahkan atom kobalt ke salah satu titik fokus pada elips, efek Kondo muncul di titik fokus lainnya.
Intinya, resonansi yang diciptakan oleh atom kobalt magnetik yang berinteraksi dengan elektron tembaga non-magnetik menggerakkan gelombang melalui elektron yang terkandung dalam kalung kobalt ke titik fokus lainnya. Semua ini terlepas dari kenyataan bahwa atom tidak ada di sana. Para ilmuwan menjuluki efek ini fatamorgana kuantum.
Ilmuwan IBM berteori bahwa fatamorgana kuantum dapat dioperasikan dengan cara yang mirip dengan memfokuskan cahaya dengan lensa, atau suara dengan reflektor parabola. Tapi teknologinya masih jauh. Merangkai kalung atom dengan pemindaian, mikroskop tunneling membutuhkan banyak waktu dan energi. Tapi jika prosesnya bisa dipercepat dan disempurnakan, bayangkan saja, suatu hari orang mungkin bisa menyimpan 10,000 lagu dalam sebuah pemutar MP3 mikroskopis yang ditanamkan di telinga bagian dalam. Kenapa tidak? Dengan fenomena seperti fatamorgana kuantum yang ada di alam semesta, segala sesuatu mungkin terjadi.