Astăzi, playerele MP3 care sunt mai mici decât o carte de meciuri pot stoca doi gigaocteți de informații – spațiu suficient pentru aproximativ 500 de melodii. Când vine vorba de capacitățile, puterea, viteza și eficiența energetică pe care este posibil să le împachetați într-un telefon mobil sau într-un laptop, un fenomen numit miraj cuantic arată că suprafața ar fi fost doar zgâriată până acum. În esență, mirajul cuantic este un fenomen care sugerează că datele pot fi transferate fără fire convenționale.
În 1993, oamenii de știință de la IBM au descoperit conceptul de miraj cuantic. Această descoperire poate fi privită ca un punct de cotitură în istoria nanotehnologiei, chiar dacă circuitele integrate se apropie de limita lor în miniaturizare. Pe cât de avansată a devenit această tehnologie, depinde de ceva inventat în secolul al XIX-lea – firele. În cele din urmă, firele devin prea mici pentru fluxul eficient de electroni și conexiunea se stinge.
Acești oameni de știință de la IBM cred că mirajul cuantic poate duce la crearea de circuite la scară atomică. În loc să curgă prin fire, informațiile din acest circuit atomic călăresc un val într-o mare de electroni.
O echipă de la IBM, condusă de Don Eigler, a pus bazele unui experiment pentru a demonstra mirajul cuantic în acțiune. Folosind un microscop de scanare, tunel, au asamblat o elipsă cu un diametru de 5,000 de ori mai mic decât cel al unui păr uman. Elipsa a fost formată dintr-un colier de 36 de atomi de cobalt pe suprafața unui cristal de cupru răcit la patru grade peste zero absolut.
Au folosit o elipsă deoarece, ca formă geometrică, are ceea ce se numesc puncte de focalizare la fiecare capăt al axei sale lungi. Dacă trasați o linie de la un punct de focalizare la orice punct de pe elipsă, apoi la punctul de focalizare opus, distanța va fi întotdeauna aceeași.
Au folosit cuprul pentru că este nemagnetic, iar atomii de cobalt sunt magnetici. Ei pun cuprul într-un îngheț, deoarece atunci când este atât de rece, electronii din cupru produc o rezonanță numită efect Kondo atunci când un atom de cobalt intră în contact cu ei. Efectul Kondo este noțiunea că rezistența electrică diverge atunci când temperatura este aproape de 0 Kelvin.
Elipsa atomilor de cobalt a format un corral care conținea electroni din cristalul de cupru. După cum era de așteptat, când oamenii de știință de la IBM au folosit microscopul de scanare și tunel pentru a poziționa un atom în elipsă, au văzut efectul Kondo. Dar, când au mutat atomul de cobalt într-unul dintre punctele de focalizare de pe elipsă, efectul Kondo a apărut în celălalt punct de focalizare.
În esență, rezonanța creată de atomul de cobalt magnetic care interacționează cu electronii de cupru nemagnetici a condus o undă prin electronii conținuti în colierul de cobalt către celălalt punct de focalizare. Toate acestea în ciuda faptului că un atom nu era acolo. Oamenii de știință au numit acest efect miraj cuantic.
Oamenii de știință de la IBM teoretizează că mirajul cuantic poate fi operat în moduri similare cu focalizarea luminii cu lentile sau a sunetului cu reflectoare parabolice. Dar tehnologia are un drum lung de parcurs. Înșirarea unui colier de atomi cu un microscop de scanare și tunel necesită mult timp și energie. Dar dacă procesul poate fi accelerat și rafinat, imaginați-vă, într-o zi oamenii ar putea fi capabili să stocheze 10,000 de melodii într-un player MP3 microscopic implantat în urechea internă. De ce nu? Cu fenomene precum mirajul cuantic care există în univers, orice este posibil.