El avance se basa en un “elemento de conmutación cuántica no volátil” que utiliza propiedades magnéticas de los electrones, conocidas como espín, para procesar información. A diferencia de los sistemas tradicionales, que dependen del flujo de corriente eléctrica, esta tecnología reduce drásticamente la generación de calor y el consumo energético.

Según explicó el profesor Tomoaki Nakatsuji, líder de la investigación, la aplicación práctica de este sistema permitiría realizar en un segundo tareas de procesamiento que hoy requieren cerca de una hora. El objetivo es superar las limitaciones que enfrentan los chips actuales, cuya velocidad quedó condicionada desde comienzos de los años 2000 por problemas térmicos y de eficiencia energética.

Las computadoras modernas trabajan con bits controlados por transistores eléctricos. A medida que aumenta la frecuencia de procesamiento, también se incrementa la temperatura de los componentes, afectando su estabilidad y vida útil. El nuevo desarrollo reemplaza ese esquema mediante un control magnético capaz de registrar información sin necesidad de sostener corrientes eléctricas constantes.

Cómo está compuesto el dispositivo desarrollado por japoneses

El dispositivo fue construido utilizando tantalio y manganeso. Cuando una señal eléctrica atraviesa el tantalio, se genera una pequeña fuerza magnética que permite almacenar información en el manganeso según su dirección. Esa orientación magnética representa los bits de datos utilizados en el procesamiento.

Durante las pruebas experimentales, el sistema logró procesar un bit en apenas 40 picosegundos. La cifra equivale a una milésima parte del tiempo que demandan los métodos convencionales, que requieren alrededor de un nanosegundo por operación. Además, el dispositivo mantuvo un funcionamiento estable luego de más de 100 mil millones de ciclos de procesamiento.

El rendimiento térmico aparece como uno de los aspectos más relevantes del proyecto. Los investigadores sostienen que los chips actuales fallarían tras entre uno y diez millones de ciclos si intentaran operar a velocidades similares debido al sobrecalentamiento. El nuevo sistema, en cambio, mostró estabilidad prolongada sin degradación significativa.

La tecnología también abre la puerta a memorias no volátiles más eficientes. Al registrar datos mediante propiedades magnéticas, el consumo energético necesario para almacenar información se reduce considerablemente. Esto permitiría disminuir costos operativos en centros de datos y sistemas de computación avanzada.

El próximo paso del equipo japonés será construir un prototipo funcional de chip y coordinar con empresas tecnológicas su fabricación a escala industrial. Los investigadores consideran que la miniaturización de esta tecnología podría reducir el consumo energético de la computación a apenas una centésima parte del nivel actual, además de impulsar una nueva generación de sistemas para inteligencia artificial, procesamiento masivo de datos y almacenamiento avanzado.