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Un transistor cuántico logra simular funciones de las neuronas

  • Según Richard, el transistor no es probable que se utilice en la computación cuántica porque esto requiere otros efectos cuánticos. Sin embargo, podría conducir al desarrollo de una plataforma para su uso en equipos tales como contadores o calculadoras, con memoria intrínsecamente ligada al propio transistor y todas las funciones disponibles en el mismo sistema a escala nanométrica, sin necesidad de un espacio separado para almacenamiento, informa Phys.org.

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Un nuevo transistor basado en puntos cuánticos simula funciones de las neuronas: puede ver información de luz, contar y almacenar en su propia estructura, dispensando la necesidad de una unidad de memoria complementaria.

El dispositivo, que tiene partes tanto micrométricas como nanométricas, se describe en un artículo publicado en la revista Nano Letters.

"En este artículo mostramos que los transistores basados en puntos cuánticos pueden realizar operaciones complejas directamente en la memoria, lo que puede conducir al desarrollo de nuevos tipos de circuitos de dispositivos y equipos en los que las unidades de memoria se combinan con unidades de procesamiento lógico, economizando espacio, tiempo y consumo de energía ", dijo Victor López Richard, profesor del Departamento de Física de UFSCar (Universidad Federal de São Carlos) en Brasil y uno de los coordinadores del estudio.

El transistor fue producido por una técnica llamada crecimiento epitaxial, que consiste en recubrir un sustrato de cristal con una película delgada. En este substrato microscópico, las gotitas nanoscópicas de arseniuro de indio actúan como puntos cuánticos, confinando electrones en estados cuantificados. La funcionalidad de la memoria se deriva de la dinámica de carga y descarga eléctrica de los puntos cuánticos, creando patrones de corriente con periodicidades que son moduladas por el voltaje aplicado a las puertas del transistor o la luz absorbida por los puntos cuánticos.

"La característica clave de nuestro dispositivo es su memoria intrínseca almacenada como una carga eléctrica dentro de los puntos cuánticos", dijo Richard. "El desafío es controlar la dinámica de estas cargas para que el transistor pueda manifestar estados diferentes. Su funcionalidad consiste en la capacidad de contar, memorizar y realizar las operaciones aritméticas simples normalmente realizadas por las calculadoras, pero utilizando incomparablemente menos espacio, tiempo, y poder".

Según Richard, el transistor no es probable que se utilice en la computación cuántica porque esto requiere otros efectos cuánticos. Sin embargo, podría conducir al desarrollo de una plataforma para su uso en equipos tales como contadores o calculadoras, con memoria intrínsecamente ligada al propio transistor y todas las funciones disponibles en el mismo sistema a escala nanométrica, sin necesidad de un espacio separado para almacenamiento, informa Phys.org.

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"Además, se podría decir que el transistor puede ver la luz porque los puntos cuánticos son sensibles a los fotones", dijo Richard, "y al igual que el voltaje eléctrico, la dinámica de la carga y descarga de puntos cuánticos puede ser controlada mediante la absorción de fotones, simulando respuestas sinápticas y algunas funciones de las neuronas".

Más investigación será necesaria antes de que el transistor puede ser utilizado como un recurso tecnológico. Por ahora, funciona sólo a temperaturas extremadamente bajas, aproximadamente 4 Kelvin, la temperatura del helio líquido.

"Nuestro objetivo es hacer que funcione a temperaturas más altas e incluso a temperatura ambiente. Para ello, tendremos que encontrar una manera de separar los espacios electrónicos del sistema lo suficiente para evitar que se vean afectados por la temperatura. Necesitamos mayor control refinado de la síntesis y técnicas de crecimiento de material con el fin de afinar los canales de carga y descarga. Y los estados almacenados en los puntos cuánticos tienen que ser cuantificados", dijo Richard.

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