Atomi adattovábbítás

IBM tudósok felfedezték az információ atomi szinteken való szállításának módját: az elektronok hullámtermészetét használják a hagyományos vezetékek helyett. A "Quantum délibáb"-nak elnevezett fantasztikus dolog révén adatokat továbbíthatnak a jövőbeli nanoméretű elektronikus áramkörökön.
"Ez alapjaiban új módszer a szilárdtestekben történő információtovábbításra" - mondta Donald M. Eigler, az IBM projekt vezető kutatója. "Délibábnak hívjuk, mivel információt továbbítunk egyik atomról egy másik helyre, ahol nincs atom". Ahogy az áramkörök szélessége fokozatosan csökkent, már elérte az atomi dimenziókat. Itt egy fal állja a csökkenés útját: nem lehetséges a fény ilyen fokú fókuszálása.
A chipek gyártásánál a szilíciumlapkán lévő áramköröket egy fénysugár útjába állított maszkkal hozzák létre. A maszk méretének csökkentésével (az áramkörök számának növelésével) a fénysugár hullámhosszát is változtatni kellett. De van egy határ, a röntgensugarakat napjainkban még képtelenek fókuszálni. Az IBM új quantumdélibáb technikájával áttörhetőnek látszik ez a fal.

A technológiát 3 fizikus fejlesztette ki az IBM almadeni kutatóközpontjában, a sztorit február 3-án írta meg a Nature magazin. Az eljárás lényege: kobalt atomok réz felületen való ellipszis alakú elrendezésével a gyűrű "quantumkarám"-ként működik - a réz felszínéről visszaverődő atomok hullámmintázatokat vesznek fel. Az elliptikus gyűrű alakja és mérete határozza meg a quantumállapotot - a bebörtönzött elektronok energiáját és térbeli eloszlását. Az IBM tudósai az ellipszis fókuszpontjaiban nagy elektronsűrűségeket hoztak létre. Ezután egy kobaltatomot az egyik fókuszpontba helyezve megjelent egy délibáb a másik fókuszban: a másik fókuszpontban lévő elektronok elhelyezkedése megegyezett a kobaltatomot körülvevő elektronok elhelyezkedésével. A délibáb intenzitása egyharmada volt az eredeti, a kobaltatomot körülvevő elektronokénak. "Quantum-mechanikusokká váltunk - a quantumállapotok mérnökeivé és felfedezőivé" - mondta Eigler. "Kikövezzük az utat a jövő nanotechnikusai előtt."

A quantumdélibáb hasonló ahhoz, ahogy a fény és hanghullámok fókuszálhatók lencsékkel, tükrökkel vagy "suttogópontokkal" az épületekben. Például a washingtoni Capitolium épületének egyik reprezentatív helyiségében is van két ilyen pont: ha az egyik pontban suttog valaki, az a másik pontban (távolt tőle) tisztán hallható.
A jelenségek gyakorlati használatához még rengeteg fejlesztés szükséges. Az ellipsziseket egyenként előállítani rendkívül lassú folyamat. A fejlesztés további célja, hogy a gyűrűk könnyen és gyorsan gyárthatók, a többivel való kapcsolatuk könnyen megtervezhető és a quantumállapotok modulációja gyors és energiatakarékos legyen. Az IBM tudósai 20 nanométer hosszú és feleekkora szélességű karámokat építettek és teszteltek. (egy nanométer 5 atom hossza, a méter egy milliárdod része). Az elektronok sűrűsége és intenzitása csak a quantumállapotuktól, nem pedig a távolságuktól függ.

Forrás: IBM