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Sep 02, 2023

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La eficiencia del 50% del diodo sería una gran ayuda para el diseño de chips. Con todo el furor sobre los superconductores apareciendo en las noticias (mirándote a ti, LK-99), a veces es fácil dejar que otras historias pasen desapercibidas.

La eficiencia del 50% del diodo sería una gran ayuda para el diseño de chips.

Con todo el furor sobre los superconductores apareciendo en las noticias (mirándote, LK-99), a veces es fácil dejar que otras historias pasen desapercibidas. Pero la ciencia ocurre en todas partes, todo el tiempo: ahora, un equipo de investigación del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) ha desarrollado un dispositivo superconductor que, según afirman, aportará una mayor eficiencia energética y térmica a la electrónica. Su trabajo fue publicado en una edición en línea de Physical Review Letters.

Al igual que el LK-99 (que todavía está pasando por un complicado proceso de replicación y revisión por pares), el diodo diseñado por el MIT (una especie de dispositivo de conmutación) aún está en su etapa inicial de diseño. Aun así, Jagadeesh Moodera (autor principal) et al. Dicen que este diodo ya es dos veces más eficiente que las arquitecturas de diodos anteriores en lo que respecta a transportar corriente (y prevenir pérdidas), y queda un amplio margen de diseño para mejorar sus características.

Incluso podría afectar a la computación cuántica. Y, de hecho, este desarrollo fue un descubrimiento fortuito cuando el equipo examinó los fermiones de Majorana, uno de los componentes básicos de los qubits topológicos, un diseño de qubit aún por ser reivindicado que ha sido perseguido nada menos que por Microsoft. El equipo pronto se dio cuenta de que su trabajo inspirado en Majorana sobre diodos superconductores podría transferirse fácilmente al ámbito de los circuitos clásicos (es decir, no cuánticos).

Los diodos son una parte crucial de cualquier chip y son una parte integral del diseño de un circuito. Si bien los transistores se usan con frecuencia para amplificar señales de entrada desde circuitos de baja resistencia a circuitos de alta resistencia dentro del chip, los diodos se pueden usar como estabilizadores de voltaje o como válvulas unidireccionales (debido a que solo permiten que la corriente fluya en una dirección). Parece que cualquiera de esas aplicaciones se beneficiaría de este nuevo diseño superconductor.

Dado que el diseño de chips se ve fuertemente limitado por la cantidad de calor generado por las pérdidas eléctricas (un cuello de botella que se ha visto en diseños de transistores cada vez más complejos y nuevas tecnologías de enfriamiento que abordan estos problemas de manera limitada), los beneficios de los diodos sin pérdidas para mejorar la computación y la temperatura La eficiencia no debe subestimarse.

Se requirieron todas las características de un superconductor para fabricar los diodos súper eficientes. El equipo de investigación del MIT demostró que se podían optimizar pequeñas diferencias entre los bordes de los dispositivos de diodos (agregando bordes dentados o aplicando otras deformaciones). Es por eso que el diseño aún está abierto a optimización: la cantidad de posibles variaciones de diseño es enorme y hay un tiempo limitado para encontrar cuál es la mejor configuración asimétrica.

La peculiaridad del diseño muestra que incluso diferencias microscópicas en los materiales pueden dar lugar a resultados desproporcionados. Estos diodos también tienen características superconductoras como el efecto Meissner y la capacidad de bloquear campos magnéticos preexistentes (conocido como fijación de flujo).

Hablando con SciTechDaily, Philip Moll (Director del Instituto Max Planck para la Estructura y Dinámica de la Materia en Alemania y que no participó en la investigación) dijo que el artículo del equipo del MIT muestra cómo los diodos superconductores son ahora un "problema completamente resuelto desde una perspectiva de ingeniería". ". También añadió que las eficiencias récord mostradas por el diseño se alcanzaron "sin siquiera intentarlo", y las estructuras estaban "lejos de estar optimizadas todavía". Eso suena como una ciencia perfectamente inteligente (aunque todavía difícil).

Lo más importante es que el equipo afirma que su diodo superconductor es robusto y capaz de funcionar en un amplio rango de temperaturas, al tiempo que abre potencialmente la puerta a nuevas tecnologías y diseños. Para añadir relevancia al descubrimiento, los ingenieros dicen que el diseño de estos diodos es lo suficientemente simple y compatible como para ser fácilmente escalable: se pueden producir millones de ellos en una sola oblea de silicio.

Entonces, ¿vamos a sacarlos aquí ya?

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Francisco Pires es un redactor de noticias independiente para Tom's Hardware y tiene una debilidad por la computación cuántica.

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