Idag kan MP3-spelare som är mindre än en matchbok rymma två gigabyte information — tillräckligt med utrymme för cirka 500 låtar. När det kommer till kapaciteten, kraften, hastigheten och energieffektiviteten som är möjliga att packa in i en mobiltelefon eller en bärbar dator, visar ett fenomen som kallas quantum mirage att ytan kanske bara har blivit repad än så länge. I huvudsak är quantum mirage ett fenomen som antyder att data kan överföras utan konventionella ledningar.
1993 upptäckte IBM-forskare begreppet kvantmägring. Den upptäckten kan betraktas som en vändpunkt i nanoteknikens historia, även när integrerade kretsar närmar sig sin gräns för miniatyrisering. Hur avancerad den här tekniken än har blivit beror den på något som uppfanns på 19-talet – ledningar. Så småningom blir ledningarna för små för ett effektivt flöde av elektroner och anslutningen susar ut.
Dessa forskare vid IBM tror att kvantmägring kan leda till skapandet av kretsar i atomär skala. Istället för att flöda genom ledningar rider informationen i denna atomkrets på en våg i ett hav av elektroner.
Ett team på IBM, ledd av Don Eigler, startade ett experiment för att demonstrera kvantmägring i aktion. Med hjälp av ett skanningsmikroskop satte de ihop en ellips med en diameter som var 5,000 36 gånger mindre än ett människohår. Ellipsen bildades av ett halsband med XNUMX koboltatomer på ytan av en kopparkristall kyld till fyra grader över absolut noll.
De använde en ellips eftersom den, som en geometrisk form, har vad som kallas fokuspunkter i varje ände av sin långa axel. Om du ritar en linje från en fokuspunkt till någon punkt på ellipsen, sedan över till motsatt fokuspunkt, kommer avståndet alltid att vara detsamma.
De använde koppar eftersom det är omagnetiskt och koboltatomer är magnetiska. De stoppar kopparn i en djupfrysning för när det är så kallt producerar elektronerna i kopparn en resonans som kallas Kondo-effekten när en koboltatom kommer i kontakt med dem. Kondo-effekten är uppfattningen att elektriskt motstånd divergerar när temperaturen är nära 0 Kelvin.
Ellipsen av koboltatomer bildade en korral som innehöll elektroner från kopparkristallen. Som väntat, när IBM-forskarna använde det skanande tunnelmikroskopet för att placera en atom i ellipsen såg de Kondo-effekten. Men när de flyttade koboltatomen till en av fokuspunkterna på ellipsen dök Kondo-effekten upp vid den andra fokuspunkten.
I huvudsak, resonansen skapad av den magnetiska koboltatomen som interagerar med de icke-magnetiska kopparelektronerna red en våg genom elektronerna som finns i kobolthalsbandet till den andra fokuspunkten. Allt detta trots att en atom inte fanns där. Forskarna kallade denna effekt quantum mirage.
IBM-forskare har en teori om att kvantmirage kan användas på sätt som liknar att fokusera ljus med linser eller ljud med paraboliska reflektorer. Men tekniken har en lång väg att gå. Att sätta ihop ett halsband av atomer med ett skanningsmikroskop tar mycket tid och energi. Men om processen kan påskyndas och förfinas, föreställ dig bara, en dag kanske människor kan lagra 10,000 3 låtar i en mikroskopisk MPXNUMX-spelare implanterad i innerörat. Varför inte? Med fenomen som kvantmägring som finns i universum är allt möjligt.