Los Láseres Podrían Hacer Que Las Computadoras 1 Millón De Veces Más Rápido

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Los pulsos de luz de los láseres infrarrojos pueden acelerar las operaciones de la computadora en un factor de 1 millón, y pueden haber abierto la puerta a la computación cuántica a temperatura ambiente.

Un billón de operaciones por segundo no es genial. ¿Sabes lo que es genial? Un millón de millones de operaciones por segundo.

Esa es la promesa de una nueva técnica de computación que utiliza pulsos de luz láser para hacer un prototipo de la unidad fundamental de computación, llamada bit, que podría cambiar entre su estado de encendido y apagado, o estados "1" y "0", 1 cuatrillón. veces por segundo Eso es aproximadamente 1 millón de veces más rápido que los bits en las computadoras modernas.

Las computadoras convencionales (todo desde su calculadora hasta el teléfono inteligente o la computadora portátil que está usando para leer esto) piensan en términos de 1 y 0. Todo lo que hacen, desde resolver problemas matemáticos hasta representar el mundo de un videojuego, equivale a una recopilación muy elaborada de operaciones 1-o-0, sí-o-no. Y una computadora típica en 2018 puede usar bits de silicio para realizar más o menos mil millones de esas operaciones por segundo. [¿Ciencia o ficción? La plausibilidad de 10 conceptos de ciencia ficción]

En este experimento, los investigadores emitieron luz láser infrarroja pulsada en celosías de tungsteno y selenio en forma de panal, permitiendo que el chip de silicio cambie de "1" a "0", como un procesador de computadora normal, solo un millón de veces más rápido, de acuerdo con El estudio, que fue publicado en Nature el 2 de mayo.

Ese es un truco de cómo se comportan los electrones en esa red de panal.

En la mayoría de las moléculas, los electrones en órbita alrededor de ellos pueden saltar a varios estados cuánticos diferentes, o "pseudospinas", cuando se excitan. Una buena manera de imaginar estos estados es como diferentes pistas de circuito alrededor de la propia molécula. (Los investigadores llaman a estas pistas "valles" y la manipulación de estos giros "valleytronics").

Cuando no está excitado, el electrón podría permanecer cerca de la molécula, dando vueltas en círculos perezosos. Pero excita ese electrón, tal vez con un destello de luz, y tendrá que quemar algo de energía en una de las pistas externas.

La red de tungsteno-selenio tiene solo dos pistas a su alrededor para que entren electrones excitados. Destella la red con una orientación de luz infrarroja, y el electrón saltará a la primera pista. Destella con una orientación diferente de la luz infrarroja, y el electrón saltará a la otra pista. Una computadora podría, en teoría, tratar esas pistas como 1s y 0s. Cuando hay un electrón en la pista 1, es un 1. Cuando está en la pista 0, es un 0.

Fundamentalmente, esas pistas (o valles) están más o menos juntas, y los electrones no necesitan correr sobre ellas mucho antes de perder energía. Pulse el enrejado con la luz infrarroja tipo uno, y un electrón saltará a la pista 1, pero solo lo rodeará durante "unos pocos femtosegundos", según el documento, antes de regresar a su estado no excitado en los orbitales más cercanos al núcleo. Un femtosegundo es mil millonésimo millonésimo de segundo, ni siquiera lo suficiente como para que un rayo de luz cruce un solo glóbulo rojo.

Por lo tanto, los electrones no permanecen en la pista por mucho tiempo, pero una vez que están en una pista, los pulsos adicionales de luz los colocan de un lado a otro entre las dos pistas antes de que tengan la oportunidad de volver a caer en un estado no excitado. Ese empujón de ida y vuelta, 1-0-0-1-0-1-1-0-0-0-1 - una y otra vez en flashes increíblemente rápidos - es la materia de la informática. Pero en este tipo de material, mostraron los investigadores, podría suceder mucho más rápido que en los chips contemporáneos.

Los investigadores también plantearon la posibilidad de que su celosía pudiera usarse para computación cuántica a temperatura ambiente. Ese es un tipo de santo grial para la computación cuántica, ya que la mayoría de las computadoras cuánticas existentes requieren que los investigadores primero enfríen sus bits cuánticos hasta casi el cero absoluto, la temperatura más fría posible. Los investigadores demostraron que, en teoría, es posible excitar los electrones en esta red a "superposiciones" de las pistas 1 y 0, o estados ambiguos de estar un poco confusos en ambas pistas al mismo tiempo, que son necesarios para cálculos de computación cuántica.

"A largo plazo, vemos una posibilidad realista de introducir dispositivos de información cuántica que realizan operaciones más rápido que una sola oscilación de una onda de luz", dijo en un comunicado el autor principal del estudio, Rupert Huber, profesor de física en la Universidad de Ratisbona en Alemania.. Sin embargo, los investigadores en realidad no realizaron ninguna operación cuántica de esta manera, por lo que la idea de una computadora cuántica a temperatura ambiente es todavía completamente teórica. Y, de hecho, las operaciones clásicas (de tipo regular) que los investigadores realizaron en su celosía simplemente no tenían sentido, de ida y vuelta, de cambio de 1 y 0. La celosía todavía no se ha utilizado para calcular nada. Por lo tanto, los investigadores todavía tienen que demostrar que se puede utilizar en una computadora práctica.

Aún así, el experimento podría abrir la puerta a la computación convencional ultrarrápida, y quizás incluso a la computación cuántica, en situaciones que eran imposibles de lograr hasta ahora.

Publicado originalmente en WordsSideKick.com.


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