Dispositivos lógicos y de memoria, como los discos duros de las computadoras, ahora utilizan mecanismos nanomagnéticos para almacenar y manipular información. A diferencia de los transistores de silicio, que tienen limitaciones fundamentales de eficiencia, no requieren energía para mantener su estado magnético:la energía solo se necesita para leer y escribir información.

Un método para controlar el magnetismo utiliza corriente eléctrica que transporta el giro para escribir información, pero esto generalmente implica una carga fluida. Porque esto genera pérdida de calor y energía, los costos pueden ser enormes, particularmente en el caso de grandes granjas de servidores o en aplicaciones como inteligencia artificial, que requieren una gran cantidad de memoria. Girar, sin embargo, se puede transportar sin carga con el uso de un aislante topológico, un material cuyo interior es aislante pero que puede soportar el flujo de electrones en su superficie.

En un recién publicado Revisión física aplicada papel, investigadores de la Universidad de Nueva York introducen un interruptor de giro topológico controlado por voltaje (vTOPSS) que solo requiere campos eléctricos, en lugar de corrientes, para cambiar entre dos estados lógicos booleanos, reduciendo en gran medida el calor generado y la energía utilizada. El equipo está compuesto por Shaloo Rakheja, profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática en la Escuela de Ingeniería Tandon de la Universidad de Nueva York, y Andrew D. Kent, profesor de física de la Universidad de Nueva York y director del Centro de Fenómenos Cuánticos de la Universidad, junto a Michael E. Flatté, profesor de la Universidad de Iowa.

Rakheja emplea una analogía simple para explicar el impacto de cambiar entre dos estados de manera más efectiva. "Imagínese si estuviera preparando una receta y tuviera que ir a una habitación diferente cada vez que necesitara un ingrediente antes de regresar a la cocina para agregarlo, ", dice." Es igualmente ineficiente cuando las partes del hardware informático necesarias para realizar un cálculo y las partes necesarias para almacenarlo no están bien integradas ".

Mientras que los dispositivos de heteroestructura como los de ellos, compuesto por un aislante magnético y un aislante topológico, siguen siendo un poco más lentos que los transistores de silicio, vTOPSS aumenta la funcionalidad y las posibilidades de diseño de circuitos, ya que tiene lógica integrada y memoria no volátil. "En última instancia, se trata de una cuestión de experiencia del usuario y funciones adicionales, ", Dice Rakheja.

Debido a que vTOPPS reducirá la dependencia de la memoria en la nube, también tiene el potencial de hacer que la informática sea más segura, ya que los piratas informáticos tendrán mayores dificultades para acceder al hardware de un sistema. Los próximos pasos incluirán una mayor optimización a nivel de materiales y diseño para mejorar la velocidad de conmutación, así como el desarrollo de prototipos.