Las computadoras de hoy consumen grandes cantidades de electricidad, lo que genera preocupación sobre el impacto climático de la tecnología. Un gran avance en la electrónica superconductora podría reducir significativamente la factura de la luz y, al mismo tiempo, hacer que las computadoras sean mucho más rápidas.
El fenómeno de la superconductividad fue descubierto por primera vez en 1911 por el físico holandés Kamerlingh Onnes , y se refiere a un estado en el que la corriente eléctrica atraviesa un material con resistencia cero. Sin embargo, solo unos pocos materiales selectos exhiben la propiedad y normalmente solo si se enfrían a temperaturas increíblemente bajas.
No obstante, el fenómeno tiene una gran cantidad de aplicaciones prácticas y es un ingrediente crucial en todo, desde escáneres de resonancia magnética hasta reactores de fusión. También llamó la atención de los científicos informáticos que piensan que no solo podría reducir la factura de energía de las granjas de servidores y las supercomputadoras, sino que también podría permitirles funcionar mucho más rápido que los sistemas actuales basados en semiconductores.
El problema es que los superconductores son víctimas de su propio éxito. Un requisito fundamental en la mayoría de los dispositivos electrónicos modernos es la capacidad de hacer que la corriente fluya en una dirección pero no en la otra. La falta total de resistencia de los superconductores significa que esto es imposible, lo que dificulta la creación de circuitos efectivos a partir de ellos.
Sin embargo, un nuevo componente superconductor diseñado por un equipo internacional de investigadores pronto podría cambiar eso. El equipo ha creado lo que llaman un diodo Josephson, que es superconductor cuando la corriente fluye a través de él en una dirección y proporciona resistencia cuando fluye en la otra.
" La tecnología que antes solo era posible usando semiconductores ahora puede fabricarse potencialmente con superconductores usando este bloque de construcción", dijo Mazhar Ali, de TU Delft en los Países Bajos, quien dirigió la investigación , en un comunicado de prensa . “Si el siglo XX fue el siglo de los semiconductores, el XXI puede convertirse en el siglo de los superconductores”.
El nombre proviene del efecto Josephson, que describe un fenómeno cuántico por el cual fluirá una corriente entre dos superconductores separados por una delgada capa aislante, incluso si no se aplica voltaje al sistema. Estos dispositivos se conocen como Josephson Junctions y son un componente crítico tanto en sensores cuánticos como en computadoras cuánticas que usan qubits superconductores.
La innovación de los investigadores fue reemplazar la capa aislante que se encuentra en Josephson Junction con un material cuántico 2D con propiedades inusuales. El resultado es que cuando se aplica una corriente al dispositivo en una dirección, es superconductora, pero cuando la corriente corre en la dirección opuesta, no lo es. Describen el nuevo dispositivo en un artículo en Nature .
Otros investigadores habían logrado previamente que una corriente superconductora fluyera en una dirección mediante la aplicación de potentes campos magnéticos . Pero estos son difíciles de aplicar con precisión y no son prácticos para su uso dentro de circuitos electrónicos miniaturizados. El nuevo dispositivo, por otro lado, podría abrir la puerta a todo tipo de casos de uso. “Se podrían imaginar aplicaciones de dispositivos muy interesantes a bajas temperaturas”, dijo a Popular Science Anand Bhattacharya, físico del Laboratorio Nacional de Argonne .
En teoría, el dispositivo podría hacer posible la creación de ordenadores a partir de circuitos superconductores, que utilizarían mucha menos energía que los convencionales debido a la falta de resistencia. Además, Ali dice que sería posible crear procesadores que funcionen a velocidades de terahercios, de 300 a 400 veces más rápido que los chips actuales.
La principal limitación de la mayoría de los superconductores, incluidos los utilizados en este estudio, es que deben enfriarse hasta cerca del cero absoluto, lo cual es un proceso difícil y costoso. Entonces, el siguiente paso para el equipo será ver si pueden lograr el mismo comportamiento con superconductores de alta temperatura más nuevos. Estos solo necesitan enfriarse a un renheit comparativamente templado de -321 Fa h , lo que se puede lograr usando nitrógeno líquido en lugar de un equipo criogénico más complejo.
Estos también son dispositivos experimentales, por lo que no está claro qué tan fácil sería producirlos en masa en la escala requerida para un chip de computadora . Pero, no obstante, es un avance impresionante que pone al alcance de la mano por primera vez la perspectiva de los superconductores.
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