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De ceros y unos a ocho estados por bit. Así es la nueva memoria óptica de fase

Los electrones son la base de los actuales sistemas de computación, pero tienen un problema: son lentos. La mejor alternativa a los electrones sería un sistema basado únicamente en fotones, pero había otra barrera: el almacenamiento. Esa barrera acaba de desaparecer.

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La lentitud de los electrones en la arquitectura Von Neumann es la razón por la que la velocidad de los procesadores apenas se ha elevado en los últimos años. En lugar de ello hemos aumentado el número de procesadores (núcleos) que trabajan en paralelo.

Los sistemas que usan la luz para transmitir información no son nuevos en absoluto. Tampoco son nuevos los procesadores ópticos y hasta se ha logrado almacenar datos en forma de luz durante un cierto tiempo. Pese a estos avances, había uno en concreto que se resistía: desarrollar chips de memoria capaces de almacenar datos de manera completamente óptica (sin pasarlos a electrones) y que mantenga esos datos intactos con el dispositivo apagado. Un equipo de científicos de las universidades de Oxford y Exeter, en el Reino Unido, y de Munster y KIT en Alemania ha logrado desarrollar ese chip.

Un viejo conocido

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La base para ese revolucinario chip de almacenamiento óptico es una combinación de antimonio, germanio y telurio conocida como GST. Puede sonar futurista, pero en realidad se trata de un viejo conocido. Es la misma sustancia que se utiliza en los viejos CD y DVD reescribibles.

El GST de fase cambia de cristalino a amorfo según recibe luz o no. Al colocar un pequeño chip de esta sustancia en un sistema de transmisión de fibra óptica, el chip es capaz de registrar los pulsos de luz con gran precisión y grabar en la sustancia ceros y unos de información.

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El material, por supuesto, no necesita presentación. Está de sobra investigado y tiene una durabilidad de décadas, por lo que no hay problema de que la información almacenada de esta forma se degrade demasiado rápido. Para hacer las cosas aún mejores, si se utilizan diferentes longitudes de onda (mediante la técnica conocida como multiplexado), se puede escribir y leer información simultáneamente sin pérdida de velocidad.

Del sistema binario al sistema de ocho estados

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Aparte de ser el “disco duro” de luz que muchos investigadores estaban esperando, el chip tiene una peculiaridad adicional: si alteramos la potencia del láser utilizado para leer o escribir, podemos registrar hasta 8 estados intermedios entre completamente amorfo y completamente cristalino.

En teoría, esos 8 estados permitirían desarrollar una nueva arquitectura informática que no emplease ceros o unos, sino del cero al 7, lo que multiplicaría por cuatro la cantidad de información almacenable en un solo bit. Incluso se podría utilizar para almacenar parte del cálculo necesario para procesar la información.

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Por supuesto, aún queda mucho por investigar en torno a los sistemas ópticos antes de dar con un equipo que funcione completamente con fotones, pero el de hoy es un paso muy importante en esa dirección. El sistema también necesita miniaturizarse, pero sus creadores aseguran que es una tarea sencilla comparada con la de interconectar esta memoria al procesador mediante luz, el siguiente paso. [Nature Photonics vía IEEE Spectrum]

Fotos: Bastian Weltjen / Shutterstock / Nature Photonics

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