El diseño simplificado del circuito superconductor NTron resuelve el problema de la lectura de resultados de los chips con uniones Josephson y reduce drásticamente el consumo de energía en la computación
La simplificación en el diseño de los chips superconductores podría permitir aprovechar gran parte de su potencial como circuitos con nula resistencia eléctrica, para alcanzar una eficiencia energética entre 50 a 100 veces superior a la de los chips estándar, además de una mayor potencia de procesamiento. Un aspecto nada baladí teniendo en cuenta que los circuitos superconductores podrían compensar el creciente consumo de energía de los centros de datos que operan para dar servicio a los principales sitios web de Internet con mayor tráfico del mundo.
Al margen de las ventajas de estos chips en lo referente al consumo de energía, los circuitos superconductores prometen una mayor capacidad de cálculo gracias a las uniones Josephson. Un tipo específico de unión con el que se pueden registrar velocidades de hasta 770 gigahercios, pero con el inconveniente añadido de tener que recurrir a tamaños de chips excesivamente grandes y difíciles de fabricar.
Pero, quizá el mayor problema de esta tecnología resida en la dificultad de detectar los resultados de sus cálculos, unido al hecho de que los flujos de corriente que utiliza no son lo suficientemente fuertes como para mover los datos a un chip de memoria local, y mucho menos para enviar una señal visual al monitor de un ordenador.
No obstante, este escollo tecnológico podría quedar resuelto gracias al trabajo de dos investigadores de ingeniería eléctrica del Instituto Tecnológico de Massachusetts MIT, publicado en el último número de la revista Nano Letters. Los investigadores Adam McCaughan y su asesor, Karl Berggren, han presentado un nuevo diseño de circuito simplificado que podría abaratar los costes de fabricación de circuitos superconductores basados en la unión Josephson.
El nombre adoptado por sus creadores, nanocryotrón – o NTron–, hace referencia al circuito de cálculo experimental cryoton desarrollado en la década de 1950 por Dudley Allen Buck. Un pionero de la computación y también profesor del MIT, cuyos avances con el cryoton fueron objeto de gran interés hasta la inminente aparición del circuito integrado.
En los experimentos realizados por McCaughan y Berggren, se demostró que hasta con las corrientes más pequeñas registradas en los dispositivos de unión Josephson era posible conmutar el NTron de un conductor a un estado no conductor. De forma que la base de la “T” sobre la que se deposita la capa de nitruro de niobio del circuito, permite el suficiente paso corriente como para llevar información a otros dispositivos en una placa base de ordenador.
Aunque el nuevo diseño de circuito de los investigadores del MIT no alcanzará de momento las velocidades de cálculo de los chips actuales, si podría resolver el problema de la lectura de resultados de los cálculos realizados con uniones Josephson y reducir drásticamente el consumo de energía en la computación. Según afirma el director de tecnología de la empresa de superconductores Hypres, Oleg Mukhanov, el diseño compacto de nanocryotrón permitirá la posibilidad de integrarlo en dispositivos espintrónicos magnetorresistivos, memorias magnéticas de acceso aleatorio o mRAM.
Imagen | vía Adam N. McCaughan y wikimedia Commons
