El nuevo avance de Japón que podría multiplicar por 1.000 la velocidad de las computadoras sin generar calor

Un equipo de investigación de Japón desarrolló un dispositivo que multiplica por 1.000 la velocidad de procesamiento de los chips semiconductores frente a la tecnología actual usada en las computadoras.

Según explicó a Nikkei el profesor Tomoaki Nakatsuji, líder del equipo e investigador de la Universidad de Tokio, la aplicación práctica de esta tecnología permitiría procesar en un segundo volúmenes de datos que hoy requieren una hora. Los resultados se publicaron en la revista científica ‘Science’, donde se detallan las pruebas experimentales y el potencial de la innovación.

El avance radica en un “elemento de conmutación cuántica no volátil”, que utiliza las propiedades magnéticas de los electrones (espín) para representar los bits de información, en lugar del flujo de corriente eléctrica. El cambio busca evitar la acumulación de calor durante el procesamiento a alta velocidad.

Cómo funciona el nuevo proceso

Las computadoras modernas utilizan bits que dependen de la presencia o ausencia de corriente eléctrica, controlada por transistores. A medida que aumenta la velocidad de procesamiento, crece la demanda energética y se genera más calor, lo que afecta la estabilidad y vida útil de los componentes. Por este motivo, las tecnologías actuales alcanzaron límites de velocidad a inicios de la década de 2000.

El nuevo elemento reemplaza el control eléctrico por control magnético. Está compuesto por tantalio y manganeso. Cuando una señal eléctrica atraviesa el tantalio, la información queda registrada en el manganeso según la dirección de una fuerza magnética mínima, que representa un bit.

En los ensayos, el equipo procesó un bit en 40 picosegundos, lo que equivale a 1/1.000 del tiempo requerido por métodos convencionales, que necesitan aproximadamente 1 nanosegundo por operación.

Uno de los resultados centrales del dispositivo es su desempeño térmico. El elemento funcionó de manera estable tras más de 100 mil millones de ciclos de procesamiento. En contraste, los sistemas actuales fallarían por sobrecalentamiento tras entre 1 y 10 millones de ciclos si intentaran alcanzar la misma velocidad.

La posibilidad de registrar información de forma magnética abre aplicaciones en memorias no volátiles. Según Nakatsuji, esta tecnología permite grabar datos con un consumo de energía mínimo, lo que reduce el costo operativo.

Implicaciones para el futuro de la computación y la IA

La demanda de electricidad para el procesamiento de datos aumenta por la expansión de la inteligencia artificial y otras tecnologías. La Agencia Internacional de Energía estima que, para 2030, los centros de datos consumirán unos 945 teravatios a nivel mundial, más del doble que en 2024 y por encima del consumo eléctrico total de Japón.

La miniaturización de componentes podría elevar el rendimiento y reducir el consumo energético a una centésima parte del nivel actual. El siguiente paso es desarrollar un prototipo de chip y coordinar con empresas su fabricación a escala. Nakatsuji expresó la voluntad del equipo de trabajar de forma global para ampliar el alcance de la innovación.

El desarrollo de la Universidad de Tokio propone chips capaces de procesar información con mayor velocidad y menor generación de calor. Si la tecnología se implementa, puede impactar áreas como la computación de alto rendimiento, la inteligencia artificial y el almacenamiento de datos.