27/02/2014 - Procesadores más rápidos gracias a la luz?

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Cada segundo, un ordenador debe realizar miles de millones de pasos para procesar o generar hasta las más simples respuestas. Si cada uno de estos pasos se pudiera realizar de un modo un poco más eficiente, “se ahorrarían nanosegundos preciosos", explica el profesor asistente de Física  Swastik Kar, de la Northeastern University

Kar y su colega Yung Joon Jung , profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Mecánica e Industrial , han desarrollado una serie de nuevos dispositivos que hacer precisamente eso . Su trabajo fue publicado el domingo en la revista Nature Photonics .

El año pasado, el dúo interdisciplinario combinó la experiencia de Kar en elgrafeno, un material a base de carbono conocido por su resistencia y conductividad, y la de Jung en la mecánica de losnanotubos de carbono, para desenterrar un fenómeno físico que podría marcar el comienzo de una nueva era de productos electrónicos de alta eficiencia.

Corrientes eléctricas inducidas por la luz

La colaboración de Kar y Jung permitió descubrir que las corrientes eléctricas inducidas por la luz suben mucho más fuertemente en la intersección de los nanotubos de carbono y de silicio, en comparación con la intersección de silicio y un metal, como en losdispositivos de fotodiodos tradicionales. "Ese fuerte aumento nos ayuda a diseñar dispositivos que pueden activarse y desactivarse con la luz", dijo Kar.

Este hallazgo tiene implicaciones importantes para los cálculos que se realizan, los cuales, en términos simples  también dependen de una serie de interruptores de encendido y apagado . Pero para poder acceder a la información que puede ser almacenada en estos interruptores, es necesario también transferirla y procesarla por otros conmutadores. "En general, la gente cree que el mejor ordenador es aquél que funciona mediante señales eléctricas y utiliza la óptica para la transferencia de la señal", dijo Kar .

Esto no es realmente una sorpresa, ya que la luz es extremadamente rápida. Estos dispositivos de Kar y Jung son los primeros en integrar las propiedades electrónicas y ópticas en un solo chip, y representan un avance fundamental en la fabricación de un dispositivo electrónico ideal.

Swastik Kar y su colega Yung Joon Jung

Nuevos estudios

Este modelado computacional  se realizó en estrecha colaboración con el grupo de Young- Kyun Kwon , profesor de la Universidad de Kyung Hee , en Seúl  (Corea). En un nuevo estudio, el equipo presento tres de estos nuevos dispositivos.

El primero es una puerta AND, que requiere tanto una electrónica y una entrada óptica para generar una salida. Este modificador sólo se activa si ambos elementos están acoplados.

El segundo dispositivo es una puerta OR, puede generar una salida si cualquiera de los dos sensores ópticos está conectado. Esta misma configuración también se puede utilizar para convertir las señales digitales en analógicas, lo cual representa un potencial enorme para acciones en dispositivos con contenido digital, como el de un archivo MP3.

Por último, Kar y Jung también construyeron un dispositivo que funciona como el front-end de un sensor de cámara. Se compone de 250.000 dispositivos en miniatura montados sobre una superficie de un centímetro cuadrado. Si bien este dispositivo requiere una mayor integración para ser totalmente viable, permitió al equipo probar la reproducibilidad de su proceso de montaje.

Los ordenadores realizan de forma continua acciones, para lo cual deben ejecutar en miles de millones de cálculos por segundo, con esto se ha demostrado que es posible mejorar estos pequeños pasos.

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