Datentransfer auf atomarer Ebene
Forschern des "IBM Almaden Research Centers" haben erstmals eine Technologie entwickelt, die Datentransfers auf atomarer Ebene zulässt. Das Phänomen der "quantum mirage" oder "Quanten-Illusion" erlaubt Informationsübertragung in drahtlosen elektronischen Schaltkreisen.
"Das ist ein fundamental neuer Weg, Information durch einen Festkörper zu transportieren", begeistert sich IBM-Forschungsleiter Donald M. Eigler. "Der Schlüssel zur neuen Technologie ist die Übertragung von Information über ein Atom zu einer Stelle, wo sich gar kein Atom aufhält."
"Quantum Mirage"
Hari C. Manoharan, Christopher P. Lutz und Donald M. Eigler
publizierten ihre Arbeit über die "Quanten-Illusion" im Magazin
"Nature" [3. Februar]. Um die "quantum mirage" zu erzeugen,
platzierten sie Kobaltatome auf einer kupfernen Oberfläche innerhalb
eines ellipsenförmigen Ringes. Die Ring-Atome reflektieren, wie
Eigler bereits zeigen konnte, die Elektronen der Kupferoberfläche
als vorhersagbare Wellenformen. Die IBM-Forscher arbeiteten mit
hohen Elektronendichten an den beiden Brennpunkten des
Ellipsenringes. Als die Forscher ein magnetisches Kobaltatom an
einem der beiden Brennpunkte platzierten, so waren am anderen
Brennpunkt dieselben Quantenzustände bei den Oberflächenelektronen
festzustellen, ohne dass dort ein Atom platziert wurde; es erschien
sozusagen eine "Quanten-Illusion" oder "Quanten-Fata Morgana".
Das "Quantum Mirage"-Projekt von IBMNeue Schaltkreistechnologien
Die Idee der "Quanten-Illusion" funktioniert ähnlich wie die Fokussierung von Licht oder Klangwellen auf einen einzelnen Punkt mittels optischer Linsen oder Parabolspiegel.
Den Forschern ist es mit dem Prinzip der "Quanten-Illusion" gelungen, Information im Nanometerbereich zu übertragen, das heißt auf der Ebene von Atomen. Das ermöglicht Datentransfers jenseits konventioneller Chip-Leiterbahnen.
Informationsübertragung im Nanometerbereich
Die Forscher haben elliptische Ringe zur Herstellung jener "Quanten-Illusion" bereits in einem Größenbereich von weniger als 20 Nanometer [1 Nanometer = 1 Milliardstel Meter] gebaut und getestet.
Das entspricht der Größe von fünf nebeneinander aufgereihten Atomen. Die Elektronendichte und Intensität der "Quanten-Illusion" wird vor allem durch die Quantenzustände bestimmt, nicht durch die Abstände der Brennpunkte des elliptischen Ringes voneinander.
IBM-ForschungDie Herausforderung für die Forscher besteht jetzt in der Verbessserung und Verfeinerung ihrer Methode der Herstellung jener "Quanten-Illusion" und in der Umsetzung jener Technologie in neue und wesentlich leistungsfähigere Schaltkreisgenerationen.
Nature Magazine