XiuaElectronics: El sueño de un ser ciego.

XiuaElectronics: ¿Qué es la electrónica cuántica y cual es su aplicación en la actualidad? Parte #02.

Buenas noches estimados lectores, en el día de hoy daremos continuación a una entrada que realicé el día de ayer, ésta hablaba sobre la electrónica cuántica. En la primera parte de este tema tan interesante y hasta enigmático por aquellas personas que aún siendo electrónicos, solo se limitan a aprender lo que las universidad les tiene en el pensum, vimos en un principio que es la electrónica cuántica. A groso modo. También hablamos acerca de la evolución de la electrónica general que vemos hoy en día -- basada en silicio-- la cual con el tiempo a encontrado un problema al momento de optimizarse para generar nuevas tecnologías, y es la miniaturización y el efecto túnel que esto produce en los dispositivos. Resulta que la electrónica como tal no es estática, es decir, esta va evolucionando. Esta evolución conllevó a que la electrónica tocara los espines de los electrones para poder solventar sus agobios. Pero, ¿que diablos es un espín de un electrón?. Bueno para responder lo anterior debemos centrarnos en el significado de la palabra espintrónica ya que la electrónica actual ya se esta sumergiendo en esta para dar paso a optimizaciones que la litografía reducida no podría conseguir por si solo con el silicio. Para entender mejor esto veremos algo de teoría a continuación. Para ver la parte #01 de este tema ingresa al siguiente enlace: Parte #01.

¿Qué es la espintrónica?

La espintrónica procede de dos palabras, espín y la electrónica. El electrón como bien sabemos, posee una carga y una masa, pero además de esto gira, esta última propiedad se le conoce como espín, y de esta hay dos tipos, ya que como mencionamos anteriormente la propiedad es de girar, el espín se representa como un vector, y este tiene dos distintos valores --Norte-oriente, Norte-occidente, Sur-Oriente, Sur-oriente, son una representación análoga de los 2 posibles valores que tiene el espín--. Otra cualidad del espín del electrón es que este posee un diminuto campo magnético y este varia dependiendo de los dos valores del espín.

En un campo eléctrico ordinario los electrones se orientan aleatoriamente y el resultado final es que su orientación individual no influye en la corriente eléctrica. En los dispositivos espintrónicos la situación es bien diferente.

Un dispositivo espintrónico operaría con electrones polarizados, es decir, que todos ellos posean el mismo valor de espín y con sistemas capaces de ser sensibles a dicha polarización. En tal caso, un dispositivo espintrónico muy simple usando electrones "espín polarizados" podría permitir la transmisión de un par de señales por un único canal, produciendo una señal diferente para los dos valores posibles, duplicando así el ancho de banda del cable. Un paso más avanzado sería disponer de algún dispositivo que pudiese realizar algún tipo de procesamiento en la corriente, de acuerdo con los estados de los espines.

El método más simple conseguir electrones "espín polarizados" es hacer pasar una corriente a través de un material ferromagnético, un cristal único que filtra a los electrones de manera uniforme. Si en cambio se dispone el filtro frente a un transistor, éste se convertirá en un detector sensible a los espines. Si los dos campos magnéticos están alineados, entonces la corriente podrá pasar, mientras que si se oponen aumentará la resistencia del sistema, efecto conocido como magnetoresistencia gigante. Probablemente el dispositivo espintrónico más exitoso hasta el momento haya sido la válvula espín, un dispositivo  con una estructura de capas de materiales magnéticos que muestra enorme sensibilidad a los campos magnéticos. Cuando uno de estos campos está presente, la válvula permite el paso de los electrones, pero en caso contrario sólo deja pasar a los electrones con un espín determinado.

Una aplicación espintrónica de gran trascendencia será la de los qubits espintrónicos. Todos sabemos que en los ordenadores cada bit tiene un valor definido: 0 ó 1. Ello significa (sistema de numeración de base 2) que con una serie de 8 bits se puede representar cualquier número desde el 0 al 255, pero una serie (00101110, por ejemplo) solo representa a un número cada vez.

Los 2 valores de espines electrónicos (“arriba” y “abajo”) podrían usarse como bits, con lo que los bits cuánticos o qubits podrían existir como superposición de 0 y 1, ser a la vez ambos números. Y 8 qubits pueden representar cada número de 0 a 255, pero simultáneamente. Ello puede dar lugar a una nueva generación de ordenadores (computación cuántica).

Como podemos concluir de la propiedad espín del electrón, vemos que hay una gran ventaja frente a los sistemas en que se basan solo de cargas, como lo es la electrónica actual. En un futuro no muy lejano, los nuevos sistemas electrónicos actuaria bajo dos propiedades, carga y espín del electrón. Lo anterior conlleva a una reducción considera de energía en los sistemas y además una mayor velocidad de estos.

Hasta aquí dejaremos la entrada del día de hoy y con esto e tema de la electrónica cuántica y la electrónica clásica. Estén pendientes para nuevo contenidos mis estimados lectores.

Escrito por: Breismam Alfonso Rueda Díaz

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XiuaElectronics: ¿Qué es la electrónica cuántica y cual es su aplicación en la actualidad? Parte #01.

Buenos días estimados lectores, hoy les vengo a hablar de un tema muy interesante y de suma importancia por su rol en la actualidad y en un futuro. Hablaremos de la electrónica cuántica.

¿Qué es la electrónica cuántica y cual es su aplicación en la actualidad?

La electrónica cuántica es una área de la física. Esta tiene la tarea de observar, utilizar y en general estudiar el comportamiento de los electrones en la materia con la interacción de los fotones llamados así por  Gilbert N. Lewis, o cuantos de luz denominados así por Albert Einstein. El fotón en la mecánica cuántica desempeña un papel muy importante ya que este cuanto posee propiedades corpusculares, es decir, en unos casos se comporta como partícula y en otros como onda. Esta área por lo general es absorbida por otras áreas como lo son la física de los semiconductores o física de estado solido. Muchas de las aplicaciones que se han encontrado se han aplicado a la óptica cuántica de la cual hablaremos mas adelante, pero para hacernos una pequeña idea es simplemente la aplicación de los fenómenos de la mecánica cuántica en los que se ve implicada la luz y las interacciones con la materia.

Bueno, ¿pero por qué estas propiedades de los fotones y la interacción de estos con los electrones son importantes?. Para contestar la anterior pregunta es menester hablar sobre la electrónica actual. 

Hoy en día la tecnología crece de una forma abrumadora, pero esta no podrá hacerlo para siempre, claro sin ayuda de nosotros --Electrónicos, físicos, matemáticos, etc--. Una tendencia de la tecnología es la optimización, y la optimización se traduce en menor cantidad de recursos y mejor funcionamiento. Por ejemplo, ENIAC (primera computadora en el mundo) pesó 27 toneladas y tenia unas dimensiones de 

2.6mts x 0.9mts x 24mts; hoy en día hay computadoras de mayor procesamiento y con un tamaño menor a los de una mano. ¿Pero hasta que punto podremos optimizar?. El limite es hasta que nuestras herramientas nos lo permitan. Actualmente aún podemos miniaturizar más los componentes para crear nuevos dispositivos, pero nos estamos acercando al efecto túnel, un efecto que consiste en el anómalo funcionamiento de un semiconductor, consecuencia del exceso de miniaturización del canal, haciendo que la barrera de potencial no pueda contener el paso de electrones. 

Para hacer entendible lo anterior veamos un ejemplo:

El efecto túnel de los semiconductores y la boquilla del embudo.

La boquilla del embudo permite el paso de cierta cantidad de liquido, y dependiendo del tamaño de la boquilla de éste pasará cierta cantidad de agua. Pero ¿qué pasaría si la boquilla se miniaturizara tanto hasta llegar a ser unas 20 mil veces más pequeñas que una gota de agua?, sencillo, el agua dentro del embudo nunca caería aunque hubiera un hueco. Es decir, si hay un hueco o no en la boquilla del embudo, si ese hueco es más pequeño de una gota de agua, no pasará nada de liquido por este. Este es el efecto túnel de los semiconductores. Llega un punto en que así allá un camino para dar paso a los electrones, no pasarán por que es demasiado pequeño. Esto afecta a todos los dispositivos, desde transistores hasta memorias. Para solventar lo anterior en la actualidad se esta trabajando con una área de la electrónica llamada espintrónica de la cual hablaremos en la siguiente entrada. 

¿Entonces cual sería el limite para poder miniaturizar sin llegar al efecto túnel?. En la actualidad no se conoce el limite exacto, pero podemos ver que en la industria de los procesadores, liderara por AMD e Intel, vemos que ya empiezan a tener problemas en la fabricación de chip con una litografía menor a 5 nm. Laboratorios ya han podido crear transistores de hasta 1nm. por ejemplo, se han creado transistores funcionales de 4nm, 3nm (2006 KAIST y national nano feb) y 1nm (2016 dpto. Energía universidad Berkeley).

El futuro de la electrónica como la conocemos llegará pronto a su fin, pero esto no quiere decir que la electrónica se quedará en esta época y será sustituida por otra cosa. Como todo en la vida, la inevitabilidad de la evolución es axiomática. En las siguientes entradas veremos como la electrónica esta evolucionando para poder adecuarse al presente-futuro y cuales serán los cambios.

Hasta aquí dejaremos el post de día de hoy. Este tema será de dos partes dada la cantidad de información que se esta tratando.

Para ver la parte #02 de este tema tan interesante, ingresa al siguiente link: Parte #02.

Escrito por: Breismam Alfonso Rueda Díaz

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XiuaElectronics: Posesión del facilismo, sombra de un conocimiento no pertinente

 Posesión del facilismo, sombra de un conocimiento no pertinente

Actualmente tenemos como desafió organizar la información disponible del mundo y así mismo lograr el acceso a este. Vemos como la sociedad a decaído gracias a la falta de conciencia en cuanto a la problemática que vive a diario la educación. Esta no logra articular el contexto de la realidad que vivimos de una forma adecuada con el conocimiento impartido en las instituciones y hace a un lado la complejidad del conocimiento para ir por el camino del facilismo, trayendo como consecuencia la limitación del pensamiento humano. Todas las disciplinas que estudiamos en las instituciones educativas son divididas con la escusa de la practicidad, y con esto lo que hacen es desunir lo que en un principio era uno solo. 

¡Las matemáticas no sirve para nada!. ¡Nunca voy a utilizar las matemáticas!. son afirmaciones que se escuchan a diario por parte de los estudiantes. Esto es un efecto producido por la división de las distintas áreas del conocimiento. Las personas no pueden ver la utilidad de cierto conocimiento cuando no lo ve en practica; pero que más que ver como se articula las matemáticas con las diferentes áreas como lo son los idiomas, la biología, la química, las artes etc. Un ejemplo claro de esto es enseñarle a un estudiante la aplicación de la matemática algunos de sus pasatiempos favoritos. Por ejemplo, si un estudiante le gusta ver como crecen las plantas, aquí es donde se debe utilizar y mezclar todas las ciencias posibles que interactúen con este proceso para así poder enseñarle con la mayor complejidad posible al estudiante y muy seguramente romperá los limites que la sociedad y en general la educación tradicional a impuesto al crecimiento intelectual del individuo. Este tipo de contexto es algo que actualmente la educación no tiene en cuenta y por ende genera rupturas en el conocimiento del mundo, guiando a las personas por el camino de la desinformación, limitación cognitiva y facilismo. Lo anterior es un problema universal que enfrenta la educación del futuro, que de alguna forma no a podido adecuarse a los problemas polidisciplinarios, transversales, multidimensionales, transnacionales, globales y planetarios. 

Algo importante que hay que tener en cuenta es que el ser humano es multidimensional; esto quiere decir que maneja diferentes elementos al mismo tiempo, ampliando su complejidad articulada a la interacción del mundo; por ejemplo, un estudiante promedio maneja el aspecto biológico, sociológico en el momento de presentar un parcial; si en ese día se siente enfermo tendrá un redimiendo bajo en su nota; de igual forma si goza de buena salud física, pero socialmente esta afectado por algún suceso del día, esto también afectará el rendimiento de la nota en el parcial. Otra problemática que afronta hoy en día la educación son la llamadas especializaciones. Estas lo que haces es alejarnos de los problemas particulares que están en contexto y que solo se pueden solucionar en contexto. Por ejemplo, un especialista en biología no ve la gravedad que lleva el utilizar pesticidas en una plantación, por que a este solo le interesa eliminar las plagas. Si estuviera en contexto no se alejaría de la problemática que surge al utilizar pesticidas cancerígenos los cuales provocaran enfermedades mortales a aquellas personas que entren en contacto con el. El especializarse en una sola área del conocimiento es alejarnos rotundamente del contexto al romper los lazos de las diferentes áreas de conocimiento de la vida.




Escrito por: Breismam Alfonso Rueda Díaz.








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Salu2...

XiuaElectronics: El auxilio de un "demonio"

El auxilio de un "demonio"

Cierra las puertas, apaga las luces. Con una alarma nos conduce a la cama mientras que purifican el aire contaminado del planeta. Así es a diario. El cambio climático arrasa con nuestra libertad, aquella que abandonamos por ignorarlo. Ahora sólo vivimos gracias a un ser artificial; aquel que en épocas antiguas comparábamos con un «demonio», ahora amigo. 

De una conciencia electrónica dependemos. Inmune al dióxido de carbono, resistente a las altas y bajas temperaturas, sin sueño y alimentándose de millones de electrones por segundo. La IA predice y decide si seguiremos o no viviendo. ¿Pensará si es necesaria nuestra existencia?.

En el siglo XIX se produce una inédita película de terror con el fin de consumir nuestros sentimientos, alejándonos de la realidad, llevándonos a un camino de odio hacia un ser estigmatizado antes de su nacimiento. La electrónica revoluciono el pensamiento del ser humano, su visión y su cultura; muchas veces para bien o para mal, dejándonos como regalo o tal vez como castigo a millones de algoritmos gobernándonos a diario. Miles de algoritmos salvando vidas, centenas destruyendo otras, decenas de algoritmos tratando de pensar por nosotros, y Sofia (Sophia) con ciudadanía y facultades humanas. Se expande el mundo caótico mental de Elon y su visión de regular la IA por cuestión de supervivencia. ¿Esta siendo paranoico, o tal vez de su caótica cabeza surja una premonición de un futuro cercano?. Zuckerberg asesina a dos de sus hijas por que estaban hablando en un lenguaje desconocido por el hombre; a su vez sigue procreando e idolatrando a estos seres binarios. ¿Será que trata de enmendar su delito?, ¿tal vez su curiosidad lo llevará a experimentar con sus progenitores?. Unos muros de concreto y algunos cifrados nos alejan de la verdad.

David Ferrucci lleva a su hijo Whatson al concurso de preguntas Jeopardy! superando con creces a sus rivales humanos. Posteriormente Jill Watson, su hermana, enseña vía online cursos en la Universidad Tecnológica de Georgia, aproximadamente 300 estudiantes estaban a su cargo. Así es la vida a diario, mientras que las grandes personalidades piensan en endemoniar algo, otros como Dick solo piensa en amigos y tener zoológicos de humanos.


NOTA: El primer párrafo fue ganador de un concurso de microrrelatos organizados por MIT Review en español.

Escrito por: Breismam Alfonso Rueda Díaz




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