Wojna przenosi się do nanoskali

Amerykańskie siły zbrojne w planowanym budżecie dla swych sił posiadają jedną piątą zarezerwowaną na badania. Wśród rozważanych projektów i rozwiązań znalazły się między innymi helikoptery poruszające się z dużymi prędkościami (obecne konstrukcje osiągają swoje maksimum w okolicach trzystu kilometrów na godzinę). Obok nich trwają poszukiwania rakiet hipersonicznych, czyli poruszających się z wielokrotną prędkością dźwięku. Łączy się to z sięganiem po wręcz nowe gałęzie fizyki, bo inżynierowie stają przed zjawiskami jakich dotychczasowe pociski nie miały. W ramach Biura Badań Armii (ARO) pojawiły się między innymi propozycje robotów mini-czołgów. Do panteonu poszukiwanych broni oraz rozwijanych technologii dołączyła mechanika kwantowa oraz nanotechnologia.

Odchodzenie od mechaniki klasycznej powoduje, że badania nad technologiami dla armii wręcz ocierają się o filozofię. Mechanikę kwantową najlepiej obrazuje tak zwany kot Schrödingera. Stanowi on pewien eksperyment myślowy. Służy on przeniesieniu zasad odkrywanych i znanych w skali mikro do większej, makro skali. W uproszczeniu kot Schrödingera opiera się na wyobrażeniu, że zwierzę uległo zamknięciu w pudełku ze szkodliwym promieniowaniem atomu oraz czujnikiem, który wystawia na nie kota. W ujęciu mechaniki klasycznej istnieje połowiczna szansa, że jest on żywy, lub martwy. W ujęciu mechaniki kwantowej istnieje możliwość wystąpienia superpozycji, czyli przyjęcia dwóch stanów jednocześnie. Tym samym kot Schrödingera może być jednocześnie martwy i żywy. Chociaż przeczy to zdrowemu rozsądkowi jest rozpatrywane jako nauka.

Dla wojska takie prawidła są punktem wyjścia do niczego innego, jak miniaturyzacji elektroniki. Im układy są mniejsze tym łatwiejszy jest ich transport, a także poprawia się wydajność. W ramach Biura Badań Armii cały program poświęcony takim zagadnieniom kontroluje Joe Qui. Bada między innymi w jaki sposób nanorurki nadają się do zastosowania podczas komunikacji bardzo wysokich częstotliwości, sięgających trzydziestu gigaherztów i zarazem bardzo krótkich (fale milimetrów). Wprowadzenie ich w życie oznacza wykroczenie poza klasyczne rozumienie sieci piątej generacji. W ciągu pięciu lat zdaniem Qui nanorurki znajdą zastosowanie jako obwody w elektronice. Badania w tym zakresie trwają od dziesięciu lat.

Problem leży w tym, że o ile w modelach matematycznych badacze dowiedli, że jest możliwe użycie tego rodzaju układów kwestia sprowadza się jak będą wytworzone. Nanorurki podnoszą w stosunku do klasycznych rozwiązań wydajność prądową. Nowo powstała firma Carbonics Incorporation zajmuje się tworzeniem tranzystorów opartych o nanorurki. Stanowią one krok w kierunku łączenia ich razem i tworzenia obwodów. Nanorurki pozwalają na stosowanie a przykład kryształów o wielkości nieprzekraczającej sześciu nanometrów (dla porównania procesory komputerów są teraz tworzone w siedmiu nanometrach).

Tworzenie układów w nanoskali wymaga stosowania tak zwanych kropek kwantowych, czyli wyżej wspomnianych kryształów. Badania nad nimi prowadzi matematyk Joseph Myers. Tutaj zaczynają się jednak schody. Do pewnego momentu miniaturyzacja opiera się o reguły jakie zgadzają się z logiką do jakiej jesteśmy przyzwyczajeni. Typowe układy elektroniczne opierają się na ustalaniu stanów elektrycznych prądu w formie bitów, czyli zer i jedynek. Efektem tego jest nic innego, jak kod binarny i na tej nadbudowie funkcjonuje obecny świata. W przypadku obwodów na nanorurkach pojawia się problem prawdopodobieństwa. Zera i jedynki zastępuje przypuszczenie matematyczne, że są one w danym miejscu. Ustalenie tego w sposób niewymagający wątpliwości wymaga obliczeń do jakich nie są gotowe dzisiejsze komputery. Z tym zagadnieniem zmaga się profesor Wei Cai z Uniwersytetu Southern Methodist. Opracował matematyczne rozwiązania problemu szybsze siedemset pięćdziesiąt razy niż inne rozwiązania. Tylko, że ustalenie zera lub jedynki jest błędne w co piątym przypadku.

Śledzenie poczynań ośrodków badawczych armii amerykańskiej pozwala na odkrywanie jakie technologie mają szansę na zawitanie w następnej, lub też pod koniec obecnej dekady. Przykładowo oparte o mechanikę kwantową ekrany OLED oznaczają soczystsze kolory, bo w trakcie emisji sygnały są dokładniejsze. Dla armii zaś wejście w nanoskalę jest koniecznością. Kto pierwszy zaadoptuje tutaj technologie ten pokona przeciwnika.