Nanotecnología

Uno de los principales problemas de la computación cuántica son las grandes dificultades técnicas, son necesarias grandes cantidades de qubits para cualquier cálculo que implica la corrección de errores; para ninguno de los sistemas actualmente propuestos es trivial un diseño capaz de manejar un número lo bastante alto de qubits para resolver problemas interesantes. Además hay que tener en cuenta el fenómeno de decoherencia: la superposición cuántica (capacidad de existir un qubit en dos universos paralelos) es difícil de obtener y mantener ya que cualquier interacción con el exterior obligará al qubit a adoptar un valor definido.

Otro problema es que no se ha encontrado el hardware ideal para tales computadoras cuánticas; simplemente se han definido una serie de condiciones que debe cumplir, por ejemplo, el sistema debe ser escalable ya que cuanto mayor sea el problema, mayor número de qubits debe tener; también debe de seguir una coherencia cuántica…

En cuanto a las ventajas, no necesariamente el computador cuántico hará mejor las cosas que las computadoras actuales, por ejemplo, las computadoras actuales son muy buenas para multiplicar grandes números, sin embargo para realizar operaciones repetitivas las computadoras cuánticas pueden hacer uso del cómputo en paralelo: la factorización de grandes números, la búsqueda en bases de datos.

Estudios recientes nos hablan de los nanotubos de carbono de pared sencilla (SWCNT), que resultan interesantes en este tema ya que se vuelven metálicos y semiconductores en función de cómo se enrollen y se podrían aplicar a varios dispositivos, como transistores de efecto campo ultrapequeños, dispositivos de un solo electrón, dispositivos de informática cuántica y dispositivos emisores de luz.

Un grupo de investigación del Instituto Japonés de Investigaciones Físicas y Químicas ha realizado amplios esfuerzos experimentales para aplicar los SWCNT a dispositivos de un solo electrón y dispositivos de informática cuántica (qubit) con un solo punto cuántico como estructura básica.         

¿A quién no se le ha apagado el ordenador sin haber guardado los datos?, ¿Quién no sufre esperas mientras inicia su ordenador?. La nanotecnología puede ser la solución a estos y a otros muchos problemas. Su solución puede estar en la denominada “Espintrónica”. Bajo este nuevo vocablo, incluimos una nueva tecnología en la cual ya no sólo importa la carga eléctrica vinculada a los electrones, sino también su momento de espín. Los electrones presentes en los materiales sólidos tienen una propiedad fundamental conocida como “espín” (rotación).

La electrónica convencional codifica los datos informáticos basados en un sistema binario de unos y ceros, dependiendo de si los electrones circulan o no dentro del material. Pero, por principio, la dirección en que un electrón gira - en un sentido o en el otro - puede también ser utilizada como información. Así que la espintrónica puede efectivamente permitir a las computadoras almacenar y transferir el doble de datos por electrón. Una vez que un campo magnético empuje un electrón en un sentido de rotación, mantendrá el sentido de rotación hasta que otro campo magnético provoque el cambio. Este efecto se puede utilizar para tener acceso muy rápidamente a información almacenada magnéticamente durante una operación informática - incluso si la corriente eléctrica se ha interrumpido entre dos sesiones de trabajo. Los datos se pueden almacenar permanentemente y están casi inmediatamente disponibles en cualquier momento, sin ser necesario un prolongado proceso de arranque.

La espintrónica explotaría esta propiedad, utilizando semiconductores magnéticos. A largo plazo, los avances en espintrónica podrían conducir a la enormemente potente informática cuántica. Un equipo de investigación de la Universidad de Florida creó hace algunos años uno de los primeros semiconductores magnéticos, utilizando fosfito de galio mezclado con manganeso, cuyas propiedades eran medibles a temperatura ambiente y que supusieron el primer paso hacia esta nueva tecnología. Un paso hacia una nueva raza de chips informáticos que combinarán memoria con proceso de información y aptitudes fotónicas, una tecnología llamada “magneto resistive random access memory” (memoria de acceso aleatorio magneto resistiva), o M-RAM.