Nanotecnología

   Otra de las aplicaciones de la mecánica cuántica a la ingeniería sería convertir nuestros actuales ordenadores en 'ordenadores cuánticos', es decir, en ordenadores que utilizaran las propiedades cuánticas de electrones y átomos para realizar los cálculos. Actualmente es un tema de estudio y muy interesante, a la vez que complejo, pero no imposible.   Los ordenadores utilizan bits para codificar la información de modo que un bit puede tomar el valor cero o uno (o hay corriente en el circuito o no la hay). Por contra, los ordenadores cuánticos utilizan los denominados "qubits" (o bits cuánticos) para realizar esta tarea. Un "qubit" puede almacenar la información en el estado de un átomo o de un único electrón. Pero por las propiedades cuánticas de los átomos y de los propios electrones, hacen que el estado no tenga porque ser o cero o uno, sino que puede ser una mezcla de los dos estados a la vez. Esta posibilidad permite almacenar una mezcla de ambos valores a la vez en cada "qubit" pudiendo tratar mayor cantidad de información en un solo ciclo de computación.

   Gracias a estas propiedades los ordenadores cuánticos pueden tener una especial capacidad para resolver problemas que de otro modo necesitarían un elevado número de cálculos en un tiempo mucho más elevado, realizando la tarea en breves espacios de tiempo. Además, como estarán construidos con átomos o electrones, su tamaño será menor que microscópico consiguiendo un nivel de miniaturización impensable en los microprocesadores de silicio. Pero este tamaño está referido a la unidad mínima de proceso ya que hoy por hoy estos ordenadores cuánticos recuerdan a los antiguos ordenadores de los años 60.

   Ya se han establecido las bases para el diseño de la arquitectura de cómo debería ser un ordenador cuántico. Por desgracia, en la actualidad aún no se ha llegado a construir ordenadores cuánticos que utilicen más de unos cuantos "qubits" y el tamaño de éstos los hace inviables para un uso fuera del entorno de un laboratorio. Aún así, hay un gran número de centros de investigación trabajando tanto a nivel teórico como a nivel práctico en la construcción de ordenadores de este tipo y los avances son continuos. Como ejemplo, podemos citar a n grupo de científicos franceses que han conseguido la primera transmisión de sonido utilizando un ordenador cuántico. en la página web del mismo puede oirse la transmisión realizada. Entre los principales centros dedicados al desarrollo de los ordenadores cuánticos destacan los laboratorios del centro de investigación de Almaden de IBM , AT&T, Hewlett Packard en Palo Alto (California), el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y universidades de todo el mundo como la de Oxford, Standford, Berkeley, etcétera. El problema de estos ordenadores cuánticos es que hoy por hoy carecerían de disco para el almacenaje de la información procesada. Por desgracia, y aunque parezca que los ordenadores cuánticos puedan ser la panacea, éstos tienen sus limitaciones.

     Los diseñadores de circuitos integrados buscan continuamente incrementar la potencia de computación, por tanto unos de sus objetivos pasa por la disminución de las dimensiones de los componentes de los chips hasta la escala nanométrica. Los nanotubos de carbono y los nanocables, que empezaron a estar disponibles en los años noventa, son candidatos prometedores para actuar como conexiones en esta escala porque ambos poseen interesantes propiedades. La impresionante conductividad de estos nanotubos de carbono les convierte en materiales muy interesantes para una amplia variedad de aplicaciones electrónicas, pero encontrar técnicas para fijar los nanotubos individuales a los contactos de metal ha demostrado ser un desafío. El nuevo método empleado por los investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer permite precisamente esto, ofreciendo una solución práctica al problema del empleo de los nanotubos de carbono como dispositivos de interconexión y en los chips de ordenador. Habría que recordar que los nanotubos de carbono muestran una resistencia mecánica asombrosa y son excelentes conductores de la electricidad, con la capacidad de producir interconexiones muchas veces más rápidas que las actuales basadas en el cobre. Los nanocables de oro también tienen propiedades ópticas y eléctricas muy interesantes y son compatibles con las aplicaciones biológicas.  Con el fin de aprovecharse de lleno de estos materiales, los investigadores prueban la idea de combinarlos para obtener una nueva generación de nanomateriales híbridos. Esta estrategia es un buen método para unir las fuerzas de ambos materiales. Fung Suong Ou, ha descrito en un artículo recientemente publicado una nueva técnica como método de unión del actual puzzle nanoelectrónico, con el que se podrá conseguir la unión de los descubrimientos de numerosos científicos en este ámbito para dar lugar a una verdadera electrónica basada en nanotubos. Los nanocables de metal fabricados con esta nueva técnicas se obtienen a partir de una plantilla de alúmina que puede diseñarse para tener el tamaño de sus poros en el rango nanométrico. Los cables de cobre o de oro se depositan dentro de esos poros, y todo el conjunto se introduce en un horno donde está presente un compuesto rico en carbono. Cuando el horno se calienta a altas temperaturas, los átomos de carbono se depositan a lo largo de la pared de la plantilla y los nanotubos de carbono crecen directamente sobre los hilos metálicos. Leer más »