Creación de chips informáticos de bajo consumo y alto rendimiento

Los investigadores del MIT utilizan una propiedad cuántica conocida como espín de electrones para construir chips de computadora programables de bajo consumo y alto rendimiento.

Creacion de chips informaticos de bajo consumo y alto rendimiento
Crédito: MIT

Uno de los principales desafíos para el desarrollo y la implementación de la tecnología del futuro es la energía. Las tecnologías más inteligentes requieren más procesamiento y, por lo tanto, más potencia de entrada. El avance en la tecnología de baterías o la tecnología de generación de energía ha sido una idea durante mucho tiempo. Pero ahora es el momento de llegar a la tecnología de aplicación en sí.

Luqiao Liu, profesor asociado recientemente titular en el Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación y miembro del Laboratorio de Investigación de Electrónica, desarrolló una forma de utilizar la electrónica de espín, una propiedad cuántica de las partículas subatómicas para lograr chips de computadora de bajo consumo y alto rendimiento.

Los electrones técnicamente no giran sobre un eje como un trompo, pero poseen el mismo tipo de giro. Su momento angular puede estar apuntando hacia «arriba» o «abajo». En lugar de usar cargas eléctricas positivas y negativas para representar información binaria (1 y 0) en dispositivos electrónicos, los ingenieros planean usar la naturaleza binaria del espín del electrón.

Como se necesita menos energía para cambiar la dirección de giro de los electrones, el giro de los electrones se puede usar para cambiar transistores en dispositivos electrónicos usando mucha menos energía que con la electrónica tradicional. Los transistores, los componentes básicos de la electrónica moderna, se utilizan para regular las señales eléctricas.

Además, debido a su momento angular, los electrones se comportan como pequeños imanes. Los investigadores pueden usar estas propiedades magnéticas para representar y almacenar información en el hardware de memoria de la computadora. Liu y sus colaboradores tienen como objetivo acelerar el proceso, eliminando los cuellos de botella de velocidad que frenan los dispositivos de memoria de computadora de menor potencia y mayor rendimiento.

El aislamiento de la señal en la computación cuántica es fundamental: la información debe fluir en una sola dirección desde el circuito cuántico al circuito externo. Está explorando el uso de un fenómeno conocido como onda de espín, que es la excitación del espín de los electrones dentro de los materiales magnéticos, para garantizar que la señal solo se mueva en una dirección. En el futuro, prevé utilizar materiales antiferromagnéticos junto con las tecnologías existentes para crear dispositivos informáticos híbridos que logren un rendimiento aún mejor.


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