Como Ley de Moore comienza a ralentizarse, se buscan nuevas formas de mantener el aumento exponencial de la velocidad de procesamiento. Una nueva investigación sugiere que un enfoque exótico conocido como «electrónica de onda luminosa» podría ser una nueva vía prometedora.

Aunque la innovación en los chips de ordenador está lejos de estar muerta, hay indicios de que el aumento exponencial de la potencia de cálculo al que nos hemos acostumbrado en los últimos 50 años está comenzando a disminuir . A medida que los transistores se reducen a escalas casi atómicas, resulta más difícil meter más en un chip de ordenador, lo que socava la tendencia que Gordon Moore observó por primera vez en 1965: que el número se duplicaba aproximadamente cada dos años.

Pero una tendencia igualmente importante en la potencia de procesamiento se agotó mucho antes: » Escala Dennard , «, que afirmaba que el consumo de energía de los transistores disminuía en función de su tamaño. Esta tendencia era muy útil, porque los chips se calientan rápidamente y se dañan si consumen demasiada energía. El escalado de Dennard significaba que cada vez que los transistores se encogían a nk, también lo hizo su consumo de energía, lo que permitió hacer funcionar los chips más rápido sin sobrecalentarlos.

Pero esta tendencia se desbarató en 2005 debido al mayor impacto de las fugas de corriente a escalas muy pequeñas, y el aumento exponencial de las velocidades de reloj de los chips se agotó. Los fabricantes de chips respondieron cambiando al procesamiento multinúcleo, en el que muchos procesadores pequeños funcionan en paralelo para completar las tareas más rápidamente, pero las velocidades de reloj se han mantenido más o menos estancadas desde entonces.

Now though, researchers have demonstrated the foundations of a technology that could allow clock rates one million times higher than today’s chips. The approach relies on using lasers to elicit ultra-fast burst s de la electricidad y se ha utilizado para crear la puerta lógica más rápida de la historia, el bloque de construcción fundamental de todos los ordenadores.

La llamada «electrónica de ondas de luz» se basa en el hecho de que es posible utilizar la luz láser para excitar electrones en materiales conductores. Los investigadores ya han demostrado que los pulsos láser ultrarrápidos son capaces de generar ráfagas de corriente en escalas de tiempo de femtosegundos, una millonésima de milmillonésima de segundo.

Hacer algo útil con ellos ha resultado más esquivo, pero en un papel en Naturaleza , Los investigadores utilizaron una combinación de estudios teóricos y trabajos experimentales para idear una forma de utilizar este fenómeno para el procesamiento de la información.

Cuando el equipo disparó su láser ultrarrápido a un hilo de grafeno ensartado entre dos electrodos de oro, se produjeron dos tipos diferentes de corrientes. Algunos de los electrones excitados por la luz continuaron moviéndose en una dirección determinada una vez que se apagó la luz, mientras que otros nosotros son transitorios y nosotros sólo están en movimiento mientras la luz wa s encendido. Los investigadores descubrieron que podían controlar el tipo de corriente creada alterando la forma de sus pulsos láser, que se utilizó como base de su puerta lógica.

Las puertas lógicas funcionan tomando dos entradas (1 o 0), procesándolas y proporcionando una única salida. Las reglas exactas de procesamiento dependen del tipo de puerta lógica que las implemente, pero, por ejemplo, una puerta AND sólo produce un 1 si sus dos entradas son 1; en caso contrario, produce un 0.

En el nuevo esquema de los investigadores, se utilizan dos láseres sincronizados para crear ráfagas de corrientes transitorias o permanentes, que actúan como entradas de la puerta lógica. Estas corrientes pueden sumarse o anularse entre sí para proporcionar el equivalente a un 1 o un 0 como salida.

Y debido a las velocidades extremas de los pulsos láser, la puerta resultante es capaz de funcionar a velocidades del orden de los petahercios, es decir, un millón de veces más rápido que los gigahercios que pueden alcanzar los chips de ordenador más rápidos de hoy en día.

Obviamente, la configuración es mucho más grande y compleja que la simple disposición de transistores utilizada para las puertas lógicas convencionales, y reducirla a las escalas necesarias para fabricar chips prácticos será una tarea descomunal.

Pero aunque la computación en petahercios no está a la vuelta de la esquina, la nueva investigación sugiere que la electrónica de ondas de luz podría ser una nueva vía prometedora y poderosa a explorar para el futuro de la informática .

Crédito de la imagen: Universidad de Rochester / Michael Osadciw