Die Welt der Computer ist im Prinzip ganz einfach. Jede Berechnung, jede Information basiert letztlich auf Nullen und Einsen. In den modernen Siliziumbauteilen werden diese beiden Zustände durch fließenden und nicht-fließenden Strom charakterisiert.

Doch die notwendige Weiterentwicklung der herkömmlichen Technik stößt langsam an physikalische Grenzen. Wissenschaftler forschen daher seit geraumer Zeit an Alternativen. So könnten Moleküle, die verschiedene Zustände einnehmen können, die Aufgabe der Nullen und Einsen übernehmen. Forscher am Almaden Research Center von IBM im kalifornischen San Jose sind jetzt auf eine neue Möglichkeit gestoßen, um mit Molekülen einfache logische Probleme zu lösen.

Wie die Wissenschaftler in der neuesten Ausgabe des Fachblatts "Science" schreiben, wurden dazu Kohlenmonoxid-Moleküle so auf einer Kupferoberfläche platziert, dass sich regelmäßige v-förmige Muster ergaben. Mit der hauchdünnen Spitze eines speziellen Elektronenmikroskops wurde schließlich ein einzelnes Molekül angetippt. Ähnlich wie bei einem Dominospiel änderten daraufhin auch die benachbarten Moleküle ihren Zustand.

Offensichtlich machten sich dabei so genannte Tunneleffekte bemerkbar: Quantenphysiker gehen davon aus, dass Teilchen unter bestimmten Umständen eine Barriere durchdringen können, auch wenn sie eigentlich nicht genügend Energie haben, um dieses Hindernis zu überspringen. Allerdings zeigten sich diese Effekte erst unterhalb einer Temperatur von minus 267 Grad Celsius. Bei höheren Temperaturen begannen die Quanten teils unkontrolliert zu springen.

• IBM-Almaden-Forschungszentrum 
• US-Wissenschaftsmagazin "Science" 

Den IBM-Forschern um Andreas Heinrich ist es zudem gelungen, die Molekül-Kaskaden sinnvoll zu nutzen. Entsprechend angeordnet konnten die Kohlenmonoxid-Moleküle zu einem so genannte UND-Gatter zusammengeschaltet werden.