Pulsos de luz: el elemento clave para hacer ordenadores 100.000 veces más rápidos

Los componentes de los ordenadores actuales están empezando a encontrar complicaciones a nivel físico para seguir reduciendo su tamaño de fabricación, haciendo que cada vez sea más difícil mejorar su rendimiento. Un procesador nunca podrá tener transistores de menos de 1 nm, ya que un átomo de silicio es ligeramente más grande que eso. Por ello, los ordenadores cuánticos podrían ser la solución a ese problema.

Los ordenadores cuánticos, como ya hemos comentado en alguna ocasión, permiten que un elemento tenga varios estados a la vez, pudiendo ser 1 y 0 al mismo tiempo. Eso permite que se multiplique en miles de veces la capacidad de procesamiento. A esto se le suma ahora un descubrimiento que han hecho investigadores de ingenieros de la Universidad de Michigan y de Regensburg.

Este descubrimiento consiste en haber conseguido guiar electrones a través de semiconductores usando pulsos cortísimos de luz emitida por un láser. Estos pulsos de luz de unos pocos femtosegundos (10-15, o 0,000000000000001 segundos) permitirían que un ordenador fuera 100.000 veces más rápido que en la actualidad. En comparación, el tiempo de acceso de lectura y escritura de la memoria RAM es de unos 15 nanosegundos en los módulos DDR4 actuales (10-9 o 0,000000001 segundos).

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Esto podría suponer un gran avance dentro del cambio de la comunicación electrónica a través de la luz (también conocida como fotónica). La razón es que los electrones moviéndose en los semiconductores actuales se encuentran con otros electrones, soltando energía en forma de calor. Con la fotónica, esto se reduce gracias a que los electrones van guiados por los pulsos de luz, lo cual permite que se tropiecen menos unos con otros.

Ordenadores entre 10.000 y 100.000 veces más rápidos gracias a la fotónica

La frecuencia utilizada para transmitir las señales se sitúa en el terahercio, que forma parte del espectro electromagnético situado entre las ondas microondas y la luz infrarroja. Cada pulso, emitido cada alrededor de 100 femtosegundos, permitía que los electrones se movieran libremente. Con sólo cambiar la orientación del láser con respecto del cristal, los investigadores pudieron controlar la dirección en la que se movían los electrones.

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Gracias a ello, en palabras de los científicos, se podrían llegar a alcanzar frecuencias de reloj nunca vistas hasta ahora, siendo entre 10.000 y 100.000 veces más rápidas que cualquier tipo de sistema conocido en la actualidad. Este sistema abre también puertas de cara a la criptografía cuántica, la cual será necesaria para sustituir a los mecanismos de cifrado actuales que quedarán obsoletos ante la gran capacidad de procesamiento de la computación cuántica.

El mundo de los qubits escapa todavía a nuestro entendimiento, y que un bit tenga varios estados a la vez (qubit) es algo difícil de entender. Los investigadores lanzaron un electrón a la vez a través de dos vías de excitación, lo cual no se puede hacer fuera de la mecánica cuántica. Este nuevo descubrimiento es un paso más para poder controlar mejor este tipo de comunicaciones.