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Nuevos chips de memoria almacenan datos no con electricidad, sino con luz
Las empresas informáticas que buscan más velocidad han comenzado a utilizar la luz para transportar datos dentro de las computadoras en lugar de la electricidad. Ahora los investigadores tienen dio a conocer un plan prometedor para usar la luz para almacenar información en un chip también, incluso cuando no hay energía.
En esta imagen de microscopio electrónico, un pequeño parche de un material de cambio de fase llamado GST (amarillo) se asienta sobre una guía de ondas, sirviendo como una celda de memoria que se puede escribir y leer enviando pulsos de luz a través de la guía.
El uso de luz en lugar de electricidad para mover información entre la memoria de una computadora y su procesador podría conducir a computadoras mucho más rápidas y con mayor eficiencia energética (consulte Los chips láser de Intel podrían hacer que los centros de datos funcionen mejor). Pero ahora mismo es necesario convertir las señales ópticas en eléctricas y almacenar los datos electrónicamente, lo que es relativamente lento en comparación con la velocidad de los procesadores actuales. La nueva memoria totalmente fotónica, que aprovecha los mismos materiales utilizados en los CD y DVD regrabables, es un paso hacia sistemas que logran una transferencia y almacenamiento de datos más eficientes, según los inventores de la tecnología.
La memoria fotónica se ha demostrado en un chip antes, pero duró poco y requirió un suministro constante de luz para funcionar. Esta es la primera memoria óptica en chip que no es volátil, lo que significa que no requiere un suministro constante de energía y, por lo tanto, puede proporcionar almacenamiento a largo plazo de la misma manera que lo hace un disco duro. La base de la tecnología es el llamado material de cambio de fase. Los pulsos de luz se pueden usar para cambiar el material entre dos estados distintos: uno en el que los átomos están ordenados, o cristalinos, y otro en el que están desordenados o amorfos. Los investigadores explotaron este fenómeno para escribir y leer información.
Un atributo particular de este material lo hace especialmente útil para el almacenamiento de memoria. Los investigadores demostraron que podían usar la luz para poner el material en estados mixtos, digamos, 10 por ciento cristalino y 90 por ciento amorfo, o 20 por ciento cristalino y 80 por ciento amorfo, y así sucesivamente. Tener más de dos estados disponibles para el almacenamiento de memoria significa que puede meter mucha más información en el mismo espacio, dice Harish Bhaskaran , profesor de ciencia de los materiales y experto en nanoingeniería de la Universidad de Oxford, en el Reino Unido. Bhaskaran, junto con Wolframio Pernice , de la Universidad de Münster, en Alemania, lideró la investigación.
A corto plazo, una tecnología de memoria como esta podría usarse para aumentar el rendimiento de los centros de datos y, por lo tanto, expandir los tipos de aplicaciones posibles gracias a la computación en la nube. Varias empresas informáticas importantes están desarrollando sistemas para mover la luz alrededor de un chip usando guías de ondas, o de un chip a otro usando cables ópticos como los comunes en la industria de las telecomunicaciones. Bhaskaran y sus colegas dicen que el nuevo esquema de memoria es compatible con las fibras ópticas convencionales, así como con las guías de ondas.
La tecnología aún está lejos de la comercialización. Los investigadores solo demostraron la capacidad de leer y escribir varios bits. Se necesitará más investigación y desarrollo para comprender cómo se puede o se debe aplicar exactamente.
Una vía que Bhaskaran y Pernice planean explorar es el diseño de arquitecturas informáticas no convencionales, que quizás incluyan aquellas destinadas a emular la forma en que el cerebro procesa la información, que podrían superar los límites fundamentales de velocidad y eficiencia de las computadoras electrónicas tradicionales (ver Thinking in Silicon). Bhaskaran dice que la misma técnica que usaron para explotar múltiples estados del material de cambio de fase para el almacenamiento de memoria se puede usar para realizar operaciones aritméticas básicas, como contar. Si puede hacer un conteo secuencial, entonces puede hacer un cálculo.