La investigación sobre la computación en red con inteligencia artificial (IA) ha logrado avances significativos en los últimos años, pero hasta ahora se ha visto frenada por las limitaciones de las puertas lógicas en los chips de computadora convencionales. A través de una nueva investigación publicada en The European Physical Journal D , un equipo dirigido por Aijin Zhu de la Universidad de Tecnología Electrónica de Guilin, China, presentó una puerta lógica óptica basada en grafeno, que aborda muchos de estos desafíos.
El diseño podría conducir a una nueva generación de chips de computadora que consuman menos energía y al mismo tiempo alcancen mayores velocidades y eficiencias informáticas. Esto, a su vez, podría allanar el camino para el uso de la IA en redes informáticas para automatizar tareas y mejorar la toma de decisiones, lo que conduciría a un mejor rendimiento, seguridad y funcionalidad.
Los microchips cuyas puertas lógicas componentes intercambian señales utilizando luz en lugar de corriente eléctrica tienen muchas ventajas. Sin embargo, los diseños actuales suelen ser voluminosos, algo inestables y vulnerables a la pérdida de información.
En su artículo, el equipo de Zhu presentó una alternativa basada en grafeno compuesta por nanocintas de grafeno en forma de Y unidas sobre una capa de aislamiento. Este diseño es ideal para albergar ondas de plasmón, oscilaciones colectivas de electrones que surgen en la interfaz entre el grafeno y el medio aislante. Pueden ser activados por las ondas de luz en las señales ópticas entrantes y también pueden generar señales salientes después de que la puerta lógica procesa la información.
Dado que las longitudes de onda de los plasmones superficiales son más cortas que las de las ondas de luz óptica, los investigadores muestran que su configuración puede llegar a ser mucho más compacta que los diseños anteriores de puertas lógicas ópticas. Su dispositivo se puede encender y apagar mediante un voltaje externo, que manipula los niveles de energía en los que los electrones del grafeno están disponibles para transportar corriente eléctrica.
En sus experimentos, el equipo de Zhu logró una relación impresionantemente alta entre el nivel de potencia de los estados "encendido" y "apagado" de su puerta, donde transmite y bloquea datos, respectivamente. Además de superar en rendimiento a las puertas lógicas ópticas anteriores, su diseño también se beneficia de un tamaño pequeño, baja pérdida de información y alta estabilidad.
Más información: Aijun Zhu et al, Un comparador numérico óptico ultracompacto y altamente estable basado en nanocintas de grafeno en forma de Y, The European Physical Journal D (2023). DOI:10.1140/epjd/s10053-023-00748-9
Información de la revista: Revista Europea de Física D
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