斯塔福德表示，現(xiàn)代晶體管的尺寸已經(jīng)無法再縮小到25納米以內(nèi)，或1/40,000米的針頭寬度，這是因為更進(jìn)一步的收縮比例將產(chǎn)生難以控制的能量問題。即使現(xiàn)代晶體管工藝制造出了使用分子尺寸晶體管的超高級筆記本電腦，它也將耗費整個一座城市的電能才得以運行，并且這個小東西的溫度將高到足以使它蒸發(fā)。

亞利桑那州大學(xué)的物理學(xué)家蘇米特•瑪祖達(dá)、大衛(wèi)•卡德蒙以及在2005年獲得博士學(xué)位的斯塔福德三年前就開始思考如何解決下一代晶體管生產(chǎn)工藝的難題。他們意識到量子力學(xué)的原理可以用來攻克單分子晶體管在室溫下調(diào)控電流強弱的技術(shù)難題，從而解決現(xiàn)在的工藝問題。

“我們的途徑比以前生硬的方式相對巧妙，” 卡德蒙說?！拔覀儾⒉皇褂瞄_關(guān)的原理來阻隔電流。而是通過控制電子波的疊加來實現(xiàn)晶體管的開關(guān)?！彼麄冇糜诰w管制造的最簡單物質(zhì)是苯，一種環(huán)形結(jié)構(gòu)的分子。他們計劃用兩根導(dǎo)線連接苯環(huán)從而建立一個電流的雙通道模式。他們同時還計劃在與兩根導(dǎo)線相反的方向再接入第三跟導(dǎo)線。其它研究員已經(jīng)成功的將兩根導(dǎo)線連接到了如此微小的分子環(huán)上，但是對于第三根導(dǎo)線的連接仍然是一個難題——并且是問題的關(guān)鍵。因為第三根導(dǎo)線正是控制裝置開關(guān)的“閥門”。

“在經(jīng)典物理學(xué)中，從苯環(huán)分子兩個通道中流過的電流匯總之后將進(jìn)行簡單的疊加，” 斯塔福德說。“但是從量子力學(xué)的角度來講，兩個電子波的相消干涉將導(dǎo)致沒有任何電流從分子鏈通過。這就是分子晶體管的‘關(guān)閉’狀態(tài)。”打開晶體管只需改變電子波的相位使其不進(jìn)行相消干涉，同時第三根導(dǎo)線還打開了額外的一條電流路徑。

“這種觀念從理論到實際的轉(zhuǎn)換只用了很短的時間，” 斯塔福德說?！拔覀冊趲仔瞧谥畠?nèi)就能夠以忽略不同電子間的交互感應(yīng)為前提，從量子化學(xué)的角度制作出最簡單的模型。但卻花了相當(dāng)一段時間將所有電子交感考慮在內(nèi)演示出真正成熟的裝置。”斯塔福德強調(diào)說，根據(jù)半導(dǎo)體研究機構(gòu)的調(diào)查顯示，一般一個新的理論從最初的科學(xué)設(shè)想走向成熟的商業(yè)應(yīng)用需要花費12年的時間?？ǖ旅烧f：“這意味著如果電腦工業(yè)繼續(xù)以現(xiàn)在的步伐向小型化發(fā)展，我們應(yīng)該在此之前就已經(jīng)研發(fā)出這個新的理論。”

為什么要進(jìn)行這么多努力制造高深復(fù)雜的微型電腦？為什么要在納米計算機學(xué)領(lǐng)域投入如此之多的智囊團(tuán)？斯塔福德解釋說，無論你是一個科學(xué)家在進(jìn)行全球變暖現(xiàn)象或超新星爆炸的建模工作，還是一個娛樂界漫畫師在進(jìn)行人類面部表情的逼真創(chuàng)作，越高的計算能力意味著越逼真的模擬能力。

納米計算機能使醫(yī)藥學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生巨大的變革，卡德蒙說。“這些機器能夠在人體的體液中運作。已經(jīng)有臨床醫(yī)學(xué)的案例運用納米顆粒在人體內(nèi)運送藥物。想象一下如果這些納米顆?；蚣{米機器人還能夠進(jìn)行計算或簡單的運算工作，將會變得多么強大。有了我們的高密集晶體管技術(shù)，你能夠?qū)⒁粋€如同工作站計算機那樣強大的微型處理器捆綁在大腸桿菌的背上?！?

“你看過電影《奇幻旅程》嗎？” 斯塔福德問道。這部科幻電影中，一個納米尺寸的醫(yī)療隊漫游于一個人類的身體之內(nèi)。雖然那是一個不同的故事，但卻有相同的主題。斯塔福德說：“我們根本就不是什么預(yù)言家，也不能預(yù)示未來，但是想象一下你能夠制造一個人工智能機器，并且利用這個微型潛水艇深入到人體的動脈及毛細(xì)血管中對它們進(jìn)行修復(fù)。”