Smartphones más potentes y ligeros con este material cuántico que es, a la vez, conductor y aislante

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El procesador principal de los teléfonos móviles, el chip, está fabricado normalmente con silicio puro, que luego se expone al oxígeno y al calor para producir una película de dióxido de silicio en su superficie, que conduce la electricidad con la ayuda de otros elementos como el fósforo, el antimonio, el arsénico, el boro, el indio o el galio. Ahora, un estudio publicado en Science afirma que los materiales cuánticos tienen el potencial de ser mucho más eficiente en la conducción de electricidad en los smatphones que el silicio. 

Físicos de la Universidad de Michigan (EE.UU.) han descrito un nuevo material cuántico, el dodecaboruro de iterbio, o YbB12, y han estudiado su eficiencia conduciendo la electricidad. Esto, según sus autores, contribuirá a que los científicos comprendan el giro, la carga y el flujo de energía en estos materiales electromagnéticos. Se trata de un cristal muy limpio y inusual, ya que comparte las propiedades de los conductores y aislantes. Es decir, mientras que su interior es aislante, la superficie es extraordinariamente eficiente para la conducción de electricidad.

Según sus datos, reemplazar los transistores de silicio de un teléfono por otros hechos de materiales cuánticos haría que el teléfono sea mucho más rápido y mucho más liviano. Eso es porque los transistores dentro del dispositivo conducirían la electricidad muy rápidamente en sus superficies, pero podrían hacerse mucho más pequeños, con un núcleo más ligero debajo de una capa del interior aislante del metal. "Los semiconductores de silicio usan la mayor parte de su propio material para hacer una ruta para la corriente eléctrica. Eso hace que sea difícil hacer que los dispositivos electrónicos sean más rápidos o más compactos ", explica el líder del proyecto, Lu Li.

Procesar datos sin límite

Li estudió YbB12 para comprender la firma electrónica del material, que le dice a los investigadores lo bueno que es un material conduce la electricidad. En un metal limpio que conduce la electricidad de manera muy eficiente, los electrones forman grupos dentro de los metales. Las oscilaciones de estos grupos conducen a oscilaciones de la resistencia eléctrica del material. Esta oscilación les dice a los investigadores lo eficientemente que resulta el material. En este estudio, Li pudo medir la oscilación de la resistencia de un aislante a granel, un problema que ha estado tratando de resolver durante cuatro años.

Para medir esta oscilación, usó un imán muy potente ubicado en un laboratorio en el Laboratorio Nacional de Alto Campo Magnético en Florida (EE.UU.). Este imán es similar a los que cuelgan en todas las neveras, explica el científico, pero con unas 450 veces más potencia. Para medir la eficiencia de YbB12, Li ejecutó una corriente eléctrica a través de la muestra en presencia del imán. Luego, examinó cuánto cayó el voltaje eléctrico en la muestra. Eso le dijo a Li cuánta resistencia había en el material. "Finalmente obtuvimos la evidencia correcta". Encontramos un material que era un buen aislante en su interior, pero en su superficie era un buen conductor, tan bueno que podemos hacer un circuito eléctrico en ese conductor ", indica

Pero parece que los materiales cuánticos no se limitarán a alimentar nuestros teléfonos. Podrían ser utilizados en la computación cuántica, un campo aún en pañales, que podría ser utilizado para la ciberseguridad. Actualmente, nuestras computadoras funcionan procesando datos en dígitos binarios: 0 y 1. Sin embargo, la velocidad con la que las computadoras pueden procesar los datos de esta manera tiene un límite. En cambio, las computadoras cuánticas usarían las propiedades cuánticas de los átomos y los electrones para procesar información, abriendo la capacidad de procesar grandes volúmenes de información mucho más rápido.

El Pentágono cree que la computación cuántica será clave para la guerra en el espacio. Por esa razón la institución ha puesto el foco en contar con computación cuántica antes que China. La tecnología se está desarrollando para muchas aplicaciones civiles, y los militares la consideran disruptiva para la guerra de información y espacial. Algunas de las capacidades más codiciadas que podría ofrecer la computación cuántica son los algoritmos de inteligencia artificial, encriptación altamente segura para satélites de comunicaciones y navegación precisa que no requiere señales de GPS.  

Beatriz de Vera

Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, tecnología que suma

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