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Qué son las puertas lógicas y por qué son un millón de veces más rápidas que los chips actuales

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Los procesadores de los ordenadores y de los teléfonos móviles están llegando a su techo. Cada vez es más difícil hacer que sean más potentes. Y no es un problema de creatividad o de tecnología, sino de pura ciencia: los chips no dan más de sí.

Una de las búsquedas más antiguas de la ciencia y la tecnología ha sido la de crear una electrónica y un procesamiento de la información que funcionen lo más rápido que permiten las leyes de la naturaleza.

Qué son las puertas lógicas y por qué son un millón de veces más rápidas que los chips actuales (Getty Images).
Qué son las puertas lógicas y por qué son un millón de veces más rápidas que los chips actuales (Getty Images).

De ahí surgió la famosa Ley de Moore, que expresa que aproximadamente cada 2 años se duplica el número de transistores en un microprocesador, lo que significa que se duplica su potencia. Esta Ley comienza a ralentizarse, por lo que desde el mundo de la tecnología se buscan nuevas formas de mantener el aumento exponencial de las velocidades de procesamiento. Una nueva investigación sugiere que un enfoque exótico conocido como "electrónica de ondas de luz" podría ser una nueva vía prometedora.

Aunque la innovación en los chips de ordenador no está ni mucho menos muerta, hay indicios de que el aumento exponencial de la potencia de cálculo al que nos hemos acostumbrado en los últimos 50 años está empezando a ralentizarse. A medida que los transistores se reducen a escalas casi atómicas, cada vez es más difícil meter más en un chip de ordenador, lo que socava la tendencia que Gordon Moore observó por primera vez en 1965: que el número se duplicaba aproximadamente cada dos años.

Pero una tendencia igualmente importante en la potencia de procesamiento se agotó mucho antes: El "escalado de Dennard", que establecía que el consumo de energía de los transistores disminuía en función de su tamaño. Era una tendencia muy útil, porque los chips se calientan rápidamente y se dañan si consumen demasiada energía. El escalado de Dennard significaba que cada vez que los transistores se reducían, también lo hacía su consumo de energía, lo que permitía hacer funcionar los chips más rápido sin sobrecalentarlos.

Los investigadores han demostrado las bases de una tecnología que podría permitir velocidades de proceso un millón de veces superiores a las de los chips actuales. El método se basa en el uso de láseres para provocar ráfagas ultrarrápidas de electricidad y se ha utilizado para crear la puerta lógica más rápida de la historia, el componente fundamental de todos los ordenadores.

La llamada "electrónica de onda luminosa" se basa en el hecho de que es posible utilizar la luz láser para excitar electrones en materiales conductores. Los investigadores ya han demostrado que los pulsos láser ultrarrápidos son capaces de generar ráfagas de corriente en la millonésima parte de una milmillonésima de segundo.

No obstante, en un artículo publicado en Nature, los investigadores han combinado estudios teóricos y experimentales para idear una forma de utilizar este fenómeno para el procesamiento de la información.

Debido a las velocidades extremas de los pulsos láser, la puerta resultante es capaz de funcionar a velocidades del orden de los petahercios, es decir, un millón de veces más rápido que las velocidades de los gigahercios que pueden manejar los chips de ordenador más rápidos de hoy en día.

Obviamente, la configuración es mucho más grande y compleja que la simple disposición de transistores utilizada para las puertas lógicas convencionales, y reducirla a las escalas necesarias para fabricar chips prácticos será una tarea compleja, pero no imposible.

Pero aunque la computación a petahercios no está a la vuelta de la esquina, la nueva investigación sugiere que la electrónica de ondas luminosas podría ser una nueva vía prometedora y potente para explorar el futuro de la informática.

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