superconductores, computación cuántica
El profesor asociado Mazhar Ali y su grupo de investigación en la Universidad Tecnológica de Delft (TU Delft) han descubierto la superconductividad unidireccional sin campos magnéticos, algo que se pensaba que era imposible desde su descubrimiento en 1911, hasta ahora.
El descubrimiento, publicado en la revista Nature, utiliza materiales cuánticos 2D y allana el camino hacia la computación superconductora. Los superconductores pueden hacer que la electrónica sea cientos de veces más rápida, todo sin pérdida de energía.
Ali: “Si el siglo XX fue el siglo de los semiconductores, el XXI puede convertirse en el siglo de los superconductores”.
A lo largo del siglo XX, muchos científicos, incluidos los premios Nobel, lucharon por la naturaleza de la superconductividad, que fue descubierta en 1911 por el físico holandés Kamerlingh Onnes. En los superconductores, una corriente fluye a través de un cable sin resistencia, lo que significa que inhibir esta corriente o incluso bloquearla es casi imposible, y mucho menos hacer que la corriente fluya solo en un sentido y no en el otro. La investigación se publica en la revista Nature .
El hecho de que el grupo de Ali fuera capaz de hacer que los superconductores fueran unidireccionales, lo que se requiere para la computación, es notable: es como inventar un tipo especial de hielo que tiene cero fricción en un sentido pero una fricción insuperable en el otro.
Los superconductores pueden hacer que los dispositivos electrónicos sean cientos de veces más rápidos y eliminar por completo la pérdida de energía, pero solo han sido útiles para ciertas aplicaciones, ya que ha sido imposible evitar que conduzcan en todas las direcciones sin el uso de campos magnéticos.
Superconductor: superrápido, superverde
Las ventajas de aplicar superconductores a la electrónica son dos. Los superconductores pueden hacer que la electrónica sea cientos de veces más rápida, e incorporar superconductores en nuestra vida diaria haría que la TI fuera mucho más ecológica: si hicieras girar un cable superconductor desde aquí hasta la luna, transportaría la energía sin ninguna pérdida. Por ejemplo, el uso de superconductores en lugar de semiconductores regulares podría ahorrar hasta un 10 % de todas las reservas de energía occidentales según NWO.
Según el Consejo de Investigación holandés (NWO), el uso de superconductores en lugar de semiconductores convencionales podría ahorrar hasta un 10 % de todas las reservas de energía occidentales.
La (im)posibilidad de aplicar superconductores
Hasta ahora, nadie pudo superar la barrera de hacer que los electrones superconductores vayan en una sola dirección, que es una propiedad fundamental necesaria para la informática y otros dispositivos electrónicos modernos (considere, por ejemplo, los diodos que también van en una dirección).
El descubrimiento, que durante mucho tiempo se pensó imposible, presagia un salto de 400 veces en la velocidad informática y un enorme ahorro de energía.
En conducción normal, los electrones vuelan como partículas separadas; en los superconductores se mueven en pares de dos, sin pérdida de energía eléctrica. En los años 70, los científicos de IBM probaron la idea de la computación superconductora, pero tuvieron que detener sus esfuerzos: en sus artículos sobre el tema, IBM menciona que sin superconductividad no recíproca, una computadora que funcione con superconductores es imposible.
El avance es importante para las granjas de servidores o para las supercomputadoras. La computación centralizada es realmente cómo funciona el mundo hoy en día. Todos y cada uno de los cálculos intensivos se realizan en instalaciones centralizadas donde la localización agrega enormes beneficios en términos de administración de energía, administración del calor, etc. La infraestructura existente podría adaptarse sin demasiado coste para trabajar con la electrónica basada en diodos de Josephson.
Fuente: “The field-free Josephson diode in a van der Waals heterostructure” 27 April 2022, Nature. DOI: 10.1038/s41586-022-04504-8
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