Científicos de la Universidad de Twente, en los Países Bajos, han realizado un importante avance en el campo de la espintrónica, una tecnología emergente con la que se podrán fabricar dispositivos electrónicos que consuman mucha menos energía que los actuales.
La espintrónica se basa en la idea de aprovechar la dirección del espín (o giro) de unas partículas subatómicas denominadas electrones, además de su carga eléctrica.
Poder manipular dicho giro resultaría clave para esta tecnología, y tendría además un profundo impacto en la nanoelectrónica, en el almacenamiento de datos, y en la informática en general, explican los científicos en la revista Nature.
Temperatura ambiente
Hasta ahora, la manipulación del espín de los electrones sólo se había conseguido a temperaturas muy bajas. El logro de los científicos de la Universidad de Twente ha consistido en manipular electrones de espín polarizado en silicio, a temperatura ambiente.
El silicio es un material clave en la industria de la computación, pero su problema radica en que a medida que los chips de este material se fabrican cada vez más pequeños, éstos necesitan más energía para mover los electrones cargados que lo componen, de manera que representen el código binario (que es el sistema de representación de textos, o procesadores de instrucciones de ordenador, utilizando el sistema binario de dos dígitos o bit: el «0» y el «1»).
Este aumento de la energía requerida provocará que los futuros chips tengan cada vez más problemas de recalentamiento, algo que podría resolverse gracias al logro de los investigadores holandeses.
Por otro lado, el hecho de que este avance se haya conseguido con el silicio, significa que será más fácil aplicar la espintrónica a escala comercial, para la fabricación en cadena de chips avanzados.
Mejora de los circuitos electrónicos
Diversos experimentos de laboratorio habían demostrado ya que es posible crear agrupaciones de electrones con espines alineados y detectar dichos espines en diversos semiconductores no magnéticos (como arseniuro de galio).
Los científicos de Twente detectaron y manipularon los electrones en silicio a una temperatura 150 ºC más alta que la conseguida hasta ahora, algo obviamente necesario para comercializar la tecnología, explica Ron Jansen, director de la investigación.
Para lograrlo, se tuvo que determinar de manera muy precisa el espesor del silicio, con el fin de preservar la delicada polarización del espín.
Según los científicos, este logro supone el primer paso real hacia el funcionamiento de esta tecnología en circuitos electrónicos, y la mejora de éstos con respecto a los circuitos electrónicos actualmente existentes.
Más cerca de los ordenadores cuánticos
La importancia de los avances en espintrónica radica en que esta tecnología resultará clave para crear los llamados «bits cuánticos» o qubits, con los que se espera aprovechar los estados del espín como superposiciones de 0 y 1.
Esto puede dar lugar a una nueva generación de ordenadores conocidos como ordenadores cuánticos. En los ordenadores tradicionales, los bits actuales oscilan constantemente entre el 0 y el 1 mientras llevan a cabo su trabajo.
Por el contrario, en los sistemas cuánticos partículas como el electrón pueden estar en dos estados a la vez, en un fenómeno conocido como superposición de estados.
La superposición de estados describe un fenómeno cuántico según el cual las partículas elementales no están diferenciadas individualmente entre sí, como las gotas de agua dispersas en una mesa, sino en una superposición de estados, como las gotas contenidas en un vaso de agua, con una probabilidad de materializarse (de convertirse en gota de agua) para cada uno de esos estados, dependiendo de determinadas circunstancias.
Llevado a la computación, esto quiere decir que dichas partículas podrían representar el 1 y el 0 al mismo tiempo, permitiendo a los ordenadores hacer cálculos mucho más complejos, seguros y veloces que los que realizan en la actualidad.