De la computación a la supercomputación
La computación superconductora promete redefinir la potencia de cálculo, tanto en el sentido clásico como en la computación cuántica. Sin embargo, para alcanzar estas nuevas superpotencias, los ordenadores necesitan memorias superconductoras escalables y rápidas. Y aquí es donde entra en juego el proyecto TERASEC, financiado con fondos europeos. «Nuestro objetivo era facilitar el paso de la computación a la supercomputación», explica Francesco Giazotto, el investigador principal del proyecto. «Más específicamente, nuestra meta era demostrar la posibilidad práctica de la manipulación coherente de fase del transporte de energía».
La célula de memoria de desplazamiento de fase superconductora
El proyecto se centra en una célula de memoria de desplazamiento de fase (PSM, por sus siglas en inglés) superconductora. Según la Universidad de Tecnología de Delft, el desplazamiento de fase es el proceso dual en el que la diferencia entre dos regiones superconductoras cambia 2π en un breve período. «Nuestra PSM es capaz de cifrar de forma eficiente el estado lógico en la dirección de la corriente persistente circulante, tal como se ha definido comúnmente en memorias superconductoras basadas en el flujo», explica Giazotto. «No obstante, al contrario que estas últimas, nuestro sistema de memoria no requiere una gran potencia de inductancia». La inductancia es la propiedad de un conductor eléctrico que provoca la generación de una fuerza electromotriz mediante un cambio en el flujo de corriente. La solución de TERASEC también posee una fuerte energía de activación para la nucleación de desplazamiento de fase que le confiere una sólida protección topológica contra los desplazamientos de fase estocásticos y el ruido de flujo magnético. Esto, junto con el eficiente sistema de lectura de la solución, logra que el funcionamiento de la PSM sea extremadamente fiable. «Estas propiedades convierten a nuestra PSM en una solución prometedora para cúbits de flujo y estructuras clásicas superconductoras avanzadas».
De cúbits de flujo a uniones Josephson
Tal como explica Giazotto, los cúbits de flujo desempeñan un papel importante en la computación cuántica superconductora. «Son los pequeños circuitos micrométricos de metal superconductor que se interrumpen en diversas uniones Josephson», comenta. En cuanto a Josephson, el proyecto TERASEC, que obtuvo apoyo del Consejo Europeo de Investigación, también abordó ese tema. El efecto Josephson es lo que ocurre cuando se levanta una barrera entre dos superconductores colocados cerca uno del otro. Se conoce como unión Josephson el dispositivo mecánico cuántico formado por dos electrodos superconductores separados por la barrera. «Nuestra investigación allana el camino hacia la creación de una gama completa y nueva de componentes basados en uniones Josephson para circuitos logísticos avanzados», observa Giazotto.
Abrir una puerta abierta a nuevos conceptos de dispositivos cuánticos
El proyecto TERASEC logró exactamente su cometido: demostrar la posibilidad práctica de la manipulación coherente de fase del transporte de energía en dispositivos cuánticos. Pero ¿qué supone esto en la práctica? «Nuestro trabajo abre la puerta a la construcción de estructuras en las que un control coherente del transporte de calor permite el desarrollo del homólogo térmico de los dispositivos eléctricos», añade Giazotto. «Entre este tipo de dispositivos se encuentran los transistores, las memorias térmicas y las puertas lógicas térmicas, los cuales podrían impulsar considerablemente, entre otras cosas, tecnologías seguras para detectar amenazas como explosivos, armas y estupefacientes». Giazotto opina que la investigación del proyecto también hará que la posibilidad de crear nuevos conceptos de dispositivos cuánticos, tales como amplificadores térmicos, unidades de memoria no volátil y motores termoeléctricos, se convierta en una realidad. «Gracias a nuestra investigación, ahora podemos investigar modos sin carga en sistemas de estado sólido, algo que era imposible utilizando la electrónica convencional», concluye. Los investigadores del proyecto ahora están trabajando para validar la célula de PSM en entornos pertinentes, tales como una instalación de ordenadores cuánticos.
Palabras clave
TERASEC, supercomputación, transporte de energía, dispositivos cuánticos, computación superconductora, computación cuántica, célula de memoria de desplazamiento de fase, cúbits de flujo, uniones Josephson