Un avance cuántico multiplicará por mil la velocidad de nuestros dispositivos electrónicos

Los científicos han descubierto una nueva técnica para controlar los estados electrónicos de los materiales cuánticos: eso podría hacer realidad que nuestros dispositivos, como smartphones y ordenadores, sean hasta 1.000 veces más rápidos.

Investigadores de la Universidad Northeastern, en Estados Unidos, han dado un salto significativo en el control de materiales cuánticos, abriendo la puerta a dispositivos electrónicos hasta mil veces más rápidos que los actuales. El equipo, liderado por el físico Alberto de la Torre, ha desarrollado una técnica de calentamiento y enfriamiento controlados, denominada “enfriamiento térmico”, capaz de lograr que un material alterne entre un estado metálico conductor y uno aislante.

Estado metálico oculto

Este método se probó en el compuesto 1T-TaS₂, una estructura de disulfuro de tantalio que exhibe comportamientos cuánticos únicos, al interactuar con pulsos de luz y variaciones de temperatura específicas. Los resultados forman parte de un nuevo estudio, publicado en la revista Nature Physics.

Al llevar la muestra cerca de temperatura ambiente, los investigadores consiguieron estabilizar un “estado metálico oculto”, previamente accesible solo a temperaturas criogénicas, y que ahora perdura durante meses. Según una nota de prensa, la transición reversible entre aislamiento y conducción eléctrica imita la función de un transistor, pero en un único material cuántico, eliminando la necesidad de interfaces complejas entre componentes conductores y aislantes.

Según los autores del estudio, los procesadores basados en silicio operan actualmente en gigahercios, mientras que la velocidad de cambio que permite este descubrimiento podría llevar a los dispositivos a operar en terahercios. Este avance no solo multiplicaría por mil la velocidad potencial de smartphones, ordenadores y otros aparatos electrónicos, sino que también reduciría su tamaño y consumo de energía, al concentrar múltiples funciones en un único material cuántico.

Control de materiales cuánticos

“Todos los que alguna vez han usado un ordenador se encuentran con un punto en el que desearían que algo se cargue más rápido. No hay nada más rápido que la luz, y estamos usando la luz para controlar las propiedades del material, esencialmente a la velocidad más rápida posible permitida por la física”, explicó en el comunicado el profesor Gregory Fiete, coautor del estudio.

“Uno de los grandes desafíos es controlar las propiedades de los materiales a voluntad. Queremos que haga algo muy rápido y con un resultado muy seguro, porque ese es el tipo de funciones que luego se pueden explotar en un dispositivo”, agregó Fiete.

Hasta el momento, los dispositivos electrónicos han necesitado materiales tanto conductores como aislantes, además de una interfaz entre ambos. Este descubrimiento permite utilizar un solo material, que puede controlarse con luz para conducir y luego aislar.

Un cambio de paradigma

El cambio de conductividad estable a temperaturas más altas es un avance significativo para la mecánica cuántica. A largo plazo, esta tecnología debería complementar o reemplazar a los desarrollos basados en silicio, ya que los pequeños materiales cuánticos son más eficientes para el diseño electrónico.

Para obtener mejoras sorprendentes en el almacenamiento de información o la velocidad de operación, se requiere un nuevo paradigma. La computación cuántica es una vía para lograrlo, junto al desarrollo de nuevos materiales más funcionales e inteligentes.