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.
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Escrito por: Breismam Alfonso Rueda Díaz
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