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El uso de átomos en lugar de electrones para procesar información podría cambiar la manera en que pensamos sobre la computación, dicen los físicos

“El emergente campo de la atomtrónica apunta a construir analogías de los componentes, sistemas y dispositivos electrónicos utilizando átomos ultrafrios”, dice Ron Pepino y sus colegas en la Universidad de Colorado en Boulder.

Hoy, esbozan su visión sobre la atomtrónica demostrando cómo funciona y explicando por qué podría dar forma al futuro del procesamiento de información.

La idea es manipular átomos neutros por medio de láseres de una forma que imita el comportamiento de los electrones en los alambres, transistores y puertas lógicas. Durante las últimas una o dos décadas, los físicos del NIST y de otras partes del mundo se han convertido en maestros en la creación de redes ópticas en las que los átomos pueden ser puestos, retirados y sacudidos a voluntad.

Pero este tipo de “doma óptica de fieras” tiene un atractivo limitado, por lo que Pepino y compañía han comenzado un programa para poner a trabajar esos átomos domesticados.

El problema es que los átomos no se comportan como los electrones, por lo que construir el equivalente atomtrónico de algo incluso tan sencillo como un simple circuito compuesto de una batería y una resistencia en serie requiere de algo de pensamiento renovado.

Pepino y sus compaleros dicen que la transferencia de átomos de una reseva a otra es una analogía suficientemene buena y que esta transferencia puede hacerse por medio de una red óptica en la que los átomos se tunelizan a un ritmo uniforme. Esta es su analogía del circuito simple.

¿Qué pasa con los componentes más complejos? Un diodo es un dispositivo que permite que los electrones pasen en una dirección cuado se aplica un voltaje, pero no en la contrarao cuando se invierte la polaridad. El diodo atomtrónico de Pepino y su equipo es una red óptica que conecta dos reservas, pero con un escalón de diferencia de energía en el medio. Esto permite que los átomos se tunelicen en una dirección, pero no en la otra.

De una forma similar, el equipo del NIST muestran cómo es posible crear varios tipos de transistores atomtrónicos, e incluso una compuerta AND atomtrónica. Partiendo de aquí, este no es más que un pequeño paso hacia el procesamiento de información atomtrónica.

Pero, ¿por qué molestarse cuando ya tenemos todos esos componentes que funcionan perfectamente con electrones?

Pepino y sus colegas dicen que existe una catidad de razones. Los átomos neutros resultan fáciles de aislar de su entorno, por lo que podrían ser útiles para la computación cuántica. Y al contrario de las redes de semiconductores, las redes ópticas se pueden fabricarsde forma más o menos perfecta. Esto permitirá que los físicos pongan a prueba las propiedades fundamentales de los circuitos lógicos de una forma totalmente libre de complicaciones indeseadas. “Es posible que una comprensión más profunda pueda realimentarse al diseño de sistemas electrónicos convencionales y podría conducir a futuras mejoras”, dice el equipo del NIST.

Pero, tal vez, la razón más interesante es esta: “los sistemas atomtrónicos son más ricos que sus homólogos electrónicos debido a que los átomos poseen más grados internos de libertad que los electrones”.

Hasta hace poco, la electrónica se basó en una única propiedad de los electrones: su carga. Pero en los últimos años, los físicos han empezado a explicar una segunda propiedad: el espín electrónico. La llamada “espintrónica” promete revolucionar la electrónica debido a que permite codificar la información de una forma completamente nueva.

La atomtrónica podría llegar aún más lejos ofreciendo formas completamente nuevas de tratar la información. Los átomos neutros pueden ser fermiones o bosones, y la interacción entre ellos puede ser de largo o corto alcance, fuerte o débil, y de atracción o repulsión.

Por esta razón, la atomtrónica abre nuevas y apasionantes formas de almacenar y procesar información que no se pueden realizar con electrones. Aunque no está claro exactamente qué se logrará con esto.

Habrá que esperar los estudios futuros. Por el momento, Pepino y compañía parecer estar impulsando ellos solos el campo de la atomtrónica hacia adelante. Hasta aquí el trabajo parece muy teórico. Tal vez podrían hacerlo con algo de ayuda para lograr los primeros dispositivos atomtrónicos listos y funcionando.

Fuente: Technology Review. Aportado por Eduardo J. Carletti

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