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Computadoras ultraeficientes con menor emisión de carbono

Un nuevo descubrimiento de circuitos a escala atómica acerca a la posibilidad de eliminar una gran cantidad de emisiones de carbono al tiempo que aumenta la capacidad de datos para computadoras ultraeficientes.

Según una nueva investigación de la Universidad de Alberta en Canadá, los científicos han agregado una herramienta crucial al conjunto ya existente de fabricación a escala atómica con importantes implicaciones para el mundo actual, intensivo en emisiones de carbono, basado en datos.

Emisiones de carbono de la computación hoy

«Las computadoras de hoy están contribuyendo con una gigatonelada de emisiones de carbono a la atmósfera, y podemos eliminar es situación mejorando las partes que más energía consumen de las computadoras convencionales con nuestros circuitos a escala atómica«, dijo Robert Wolkow, profesor del Departamento de Física de la Universidad de Alberta, director principal de Investigación en el Centro de Investigación de Nanotecnología del Consejo Nacional de Investigación del Canadá, y director técnico de Quantum Silicon Inc, una empresa derivada que lleva la tecnología al mercado. «Esta nueva herramienta habilita mejor un tipo de computadora híbrida ultraeficiente para la programación de redes neuronales para la inteligencia artificial«.

Este último hallazgo acelera el proceso de fabricación a escala atómica aprovechando un fenómeno físico natural.

Las moléculas de hidrógeno buscan y reparan automáticamente los errores en los circuitos a escala atómica y pueden usarse para mejorar significativamente las velocidades de reescritura del almacenamiento de datos atómicos. Este trabajo se basa en la dedicación de décadas del grupo de investigación de Wolkow para buscar el potencial de la fabricación a escala atómica, algo que ha cambiado de un sueño idealista a una realidad cada vez más probable en los próximos años.

«Tomará un par de años, pero hay un camino real hacia dispositivos a escala atómica que será muy impactante para nuestro mundo«, dijo Roshan Achal, autor principal del nuevo descubrimiento, que actualmente completa su doctorado con Wolkow. «Y ahora tenemos esta aplicación más rápida y mejor de la memoria atómica que solo continuará mejorando con el tiempo«.

Achal explicó que el proceso técnico de mover moléculas de hidrógeno a nivel atómico aumenta su eficiencia a medida que los circuitos electrónicos y las memorias aumentan de tamaño, lo que se traduce en una producción en masa más fácil de componentes electrónicos de baja potencia con más memoria y un funcionamiento más rápido.

Consideraciones para el carbono

Wolkow y Achal son dos de las mentes que se encuentran detrás de los recientes descubrimientos innovadores de los grupos que incluyen la creación del mayor almacenamiento de memoria demostrado y el primer circuito atómico de silicio. El grupo ha estado perfeccionando rápida y silenciosamente sus técnicas, que solían ser lentas pero suficientes, para aplicaciones en laboratorios científicos. Estos desarrollos recientes han acelerado el proceso 1000 veces, algo que lo hace más práctico para aplicaciones escalables en el mundo real.

Los hallazgos presentan posibles aplicaciones desde discos duros más pequeños hasta centros de datos más eficientes, una necesidad y una nueva realidad para nuestro mundo preocupado por el clima y basado en datos.

Una consecuencia inesperada de su descubrimiento relacionado con el hidrógeno es la capacidad de detectar otras moléculas, presentando el potencial de detección química dentro de sus circuitos a escala atómica, útil por ejemplo en la detección de alcohol, THC y moléculas encontradas en explosivos.

«Una sola molécula que cae en una superficie se puede detectar eléctricamente«, dijo Wolkow. «Es como si una bombilla se encendiera cuando esto sucede. Estás detectando el evento más pequeño y delicado. Es hermoso y muy útil. Es susceptible de incorporar sensores en todo, desde un teléfono hasta dispositivos de diagnóstico en el consultorio del médico«.

Para Achal, esta última publicación sirve como la tapa perfecta de su tesis, que está terminando el próximo mes. “Este nuevo documento es la culminación de lo que veo como la última pieza de lo que nuestro kit de herramientas de fabricación a escala atómica necesitaba. Ahora realmente podemos comenzar a trabajar en hacer estos circuitos y pasar a una demostración a gran escala”.

Publicación: Detecting and Directing Single Molecule Binding Events on H-Si(100) with Application to Ultradense Data Storage. https://doi.org/10.1021/acsnano.9b07637

ACS Nano 2020, 14, 3, 2947-2955

Publication Date:November 27, 2019