Chip de ondas magnéticas: ordenadores 1.000 veces más rápidos

En un laboratorio de la Universidad de Míchigan, el doctorando Avery-Ryan Ansbro prepara hierro-galio, una aleación, mediante una técnica llamada depósito por láser pulsado. La película fina que fabrica es una de las partes de M3BOLT, un chip presentado por investigadores de la Universidad de Míchigan (U-M) y de la Universidad de Wisconsin–Madison. El equipo cree que podría hacer los ordenadores 100 a 1.000 veces más rápidos.

El problema empieza con el transistor. Un procesador contiene miles de millones de ellos, que se encienden y apagan para manejar datos, y los fabricantes llevan décadas reduciéndolos para ganar velocidad y ahorrar energía. Pero cuanto más pequeños son, menos eficientes resultan: los electrones atraviesan los transistores incluso cuando están apagados, y eso desperdicia energía. El equipo calcula que los transistores convencionales podrían alcanzar sus límites teóricos de eficiencia energética en 2037.

M3BOLT prescinde del interruptor. Sus diseñadores combinan un cristal ferroeléctrico, niobato de magnesio y plomo-titanato de plomo (PMN-PT), con una fina capa de aleación magnética de hierro-galio. Cuando se aplica un campo eléctrico, el cristal cambia su orientación eléctrica interna, lo que altera las propiedades magnéticas de la capa de hierro-galio. Así se producen magnones, ondas que se propagan por el material con muy poca resistencia y, por tanto, pierden menos energía en forma de calor. Esas ondas podrían alcanzar frecuencias de terahercios, frente a los gigahercios de los procesadores de consumo actuales, por lo que el equipo afirma que los ordenadores podrían procesar información cientos de veces más rápido.

El dispositivo también podría almacenar datos. Los investigadores cambiarían la orientación magnética de la capa de hierro-galio, de modo que dos estados magnéticos podrían servir como 1 y 0 en lugar de los dos niveles de tensión de los transistores actuales. Esa orientación se mantiene tras cortar la corriente, así que el mismo material podría procesar la información y conservarla sin un suministro eléctrico continuo. Se trata de proyecciones: las cifras de 100 a 1.000 son estimaciones del equipo. El grupo de la Universidad de Wisconsin–Madison utilizará simulaciones por ordenador para estudiar el rendimiento e identificar posibles defectos de los materiales, mientras que U-M sigue desarrollando los materiales, dispositivos y circuitos necesarios para que la tecnología funcione en ordenadores reales.

Por ahora, el equipo se concentra en dispositivos de bajo consumo, explicó Wei Lu, profesor de ingeniería en U-M. Un comunicado del equipo sostiene que los dispositivos autónomos o móviles podrían integrar mejores ordenadores sin necesitar enormes fuentes de alimentación. La ambición a largo plazo es mayor: «imagínese que algún día podamos construir superordenadores con ellos», dijo Lu. «Quizá no haga falta una central nuclear para hacer funcionar un gran centro de datos». El equipo no fija ninguna fecha para nada de esto.