El interruptor hace clic y la luz se enciende. Pero hay interruptores que, con la misma pulsación, pueden encender la lámpara o dejar la habitación a oscuras. Además, recuerdan lo que hicieron la última vez y, a veces, parecen lanzar una moneda al aire para decidir si encienden la luz.
Este comportamiento se encontró en un cristal de fósforo negro, un semiconductor de unos pocos átomos de espesor. Se aplican campos eléctricos en ambos lados, y estos no solo añaden portadores de carga, sino que remodelan el paisaje energético dentro del cristal. Debido al efecto Stark gigante (el desplazamiento de los niveles de energía en un campo eléctrico), la banda prohibida se estrecha y en un solo canal aparecen dos uniones túnel, una especie de "perforaciones" a través de las cuales los electrones se filtran por la barrera. Dependiendo de la historia de los voltajes en las puertas, la corriente fluye como un flujo de difusión tranquilo o se desata en una avalancha (como un rayo, pero en miniatura).
Lo más inesperado es que la conmutación entre estados puede ser aleatoria. Pero esta aleatoriedad no es caótica: en un estrecho corredor de voltajes es estadísticamente estable. El resultado es una fuente programable de números aleatorios justo en el "cuerpo" del transistor. Los autores destacan que el mismo truco debería funcionar en otros semiconductores bidimensionales. Y eso significa que un solo elemento diminuto podría combinar amplificación no lineal, memoria y generación de aleatoriedad: los tres pilares sobre los que se sostienen las nuevas arquitecturas de computación.
El fósforo negro es un material en capas, similar al grafito, pero sus capas no son lisas, sino onduladas, como una tabla de lavar. Es precisamente esta "rugosidad" la que lo hace increíblemente sensible al campo eléctrico.
Elementos similares fueron descritos por Stanisław Lem en "Summa Technologiae", al reflexionar sobre el "cultivo" de medios computacionales donde la lógica y la aleatoriedad están fusionadas a nivel físico.