Las computadoras modernas usan electrones para procesar información, pero este diseño está comenzando a alcanzar límites teóricos. Sin embargo, podría ser posible usar el magnetismo en su lugar y, por lo tanto, mantener el desarrollo de computadoras más baratas y más potentes, gracias al trabajo de científicos del Instituto Niels Bohr (NBI) y la Universidad de Copenhague. Su estudio se publica en la revista Nature Communications .

"La función de una computadora consiste en enviar corriente eléctrica a través de un microchip. Si bien la cantidad es pequeña, la corriente no solo transportará información sino que también contribuirá a calentar el chip. Cuando tienes una gran cantidad de componentes apretados, el calor se vuelve un problema. Esta es una de las razones por las que hemos llegado al límite de cuánto se pueden encoger los componentes. Una computadora basada en magnetismo evitaría el problema del sobrecalentamiento ", dice el profesor Kim Lefmann, Física de la Materia Condensada, NBI.

"Nuestro descubrimiento no es una receta directa para hacer una computadora basada en el magnetismo. Más bien, hemos revelado una propiedad magnética fundamental que debe controlar, si desea diseñar una computadora de este tipo".

La mecánica cuántica detiene la aceleración

Para comprender el descubrimiento, es necesario saber que los materiales magnéticos no tienen necesariamente una orientación uniforme. En otras palabras, las áreas con polos norte y sur magnéticos pueden coexistir. Estas áreas se denominan dominios, y la frontera entre un dominio del polo norte y sur es el muro del dominio.

Si bien la pared del dominio no es un objeto físico, tiene varias propiedades similares a las de las partículas. Es un ejemplo de lo que los físicos denominan cuasipartículas, es decir, fenómenos virtuales que se asemejan a partículas.

"Está bien establecido que uno puede mover la posición de la pared del dominio aplicando un campo magnético. Inicialmente, la pared reaccionará de manera similar a un objeto físico que está sujeto a la gravedad y acelera hasta que impacta contra la superficie de abajo. Sin embargo, otras leyes aplicarse al mundo cuántico", explica Kim Lefmann.

"A nivel cuántico, las partículas no son solo objetos, también son ondas. Esto también se aplica a una cuasipartícula, como una pared de dominio. Las propiedades de onda implican que la aceleración se ralentiza a medida que la pared interactúa con los átomos en los alrededores. Pronto, la aceleración se detendrá por completo y la posición de la pared comenzará a oscilar".

La hipótesis suiza sirvió de inspiración

Un fenómeno similar se observa para los electrones. Aquí, se conocen como oscilaciones de Bloch en honor al físico suizo-estadounidense y premio Nobel Felix Bloch, quien las descubrió en 1929.

En 1996, los físicos teóricos suizos sugirieron que posiblemente podría existir un paralelo con las oscilaciones de Bloch en el magnetismo. Ahora, poco más de un cuarto de siglo después, Kim Lefmann y sus colegas lograron confirmar esta hipótesis.

El equipo de investigación ha estudiado el movimiento de las paredes de dominio en el material magnético CoCl₂ ∙ 2D₂ O.

"Sabíamos desde hace mucho tiempo que sería posible verificar la hipótesis, pero también comprendimos que requeriría acceso a fuentes de neutrones. Excepcionalmente, los neutrones reaccionan a los campos magnéticos a pesar de no estar cargados eléctricamente. Esto los hace ideales para estudios magnéticos", dice Kim Lefmann.

Impulso a la investigación en magnetismo

Las fuentes de neutrones son instrumentos científicos a gran escala. En todo el mundo, solo existen unas veinte instalaciones y la competencia por el tiempo de haz es feroz. El equipo solo ha logrado obtener suficientes datos para satisfacer las Nature Communications editores.

"Tuvimos tiempo de haz en NIST en EE. UU. e ILL en Francia, respectivamente. Afortunadamente, las condiciones para la investigación magnética mejorarán enormemente a medida que la ESS (Fuente Europea de Espalación, ed.) entre en funcionamiento en Lund, Suecia. No solo aumentarán nuestras posibilidades para que el tiempo del haz sea mejor, ya que Dinamarca es copropietaria de la instalación. La calidad de los resultados será aproximadamente 100 veces mejor, porque el ESS será una fuente de neutrones extremadamente poderosa", dice Kim Lefmann.

Para aclarar, enfatiza que aunque se trate de mecánica cuántica, una computadora basada en magnetismo no sería un tipo de computadora cuántica. "En el futuro, se espera que las computadoras cuánticas puedan abordar tareas extremadamente complicadas. Pero incluso entonces, seguiremos necesitando computadoras convencionales para la informática más ordinaria. Aquí es donde las computadoras basadas en el magnetismo podrían convertirse en alternativas relevantes mejores que las computadoras actuales. ." + Explora más

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