“Cada celda de memoria es un solo \u00e1tomo faltante, un solo defecto”, dijo el asistente de PME de UChicago, el profesor Tian Zhong. “Ahora se pueden almacenar terabytes de bits en un peque\u00f1o cubo de material de apenas un mil\u00edmetro de tama\u00f1o”.<\/p>\n\n\n\n
La innovaci\u00f3n es un verdadero ejemplo de la investigaci\u00f3n interdisciplinaria de la PME de la UChicago, que utiliza t\u00e9cnicas cu\u00e1nticas para revolucionar las computadoras cl\u00e1sicas no cu\u00e1nticas y convertir la investigaci\u00f3n sobre los dos\u00edmetros de radiaci\u00f3n (conocidos com\u00fanmente como los dispositivos que almacenan la cantidad de radiaci\u00f3n que los trabajadores del hospital absorben de las m\u00e1quinas de rayos X) en un innovador almacenamiento de memoria microelectr\u00f3nica.<\/p>\n\n\n\n
“Encontramos una manera de integrar la f\u00edsica del estado s\u00f3lido aplicada a la dosimetr\u00eda de la radiaci\u00f3n con un grupo de investigaci\u00f3n que trabaja fuertemente en la cu\u00e1ntica, aunque nuestro trabajo no es exactamente cu\u00e1ntico”, dijo el primer autor Leonardo Fran\u00e7a, investigador postdoctoral en el laboratorio de Zhong. “Hay una demanda de personas que est\u00e9n realizando investigaciones sobre sistemas cu\u00e1nticos, pero al mismo tiempo, existe una demanda de mejorar la capacidad de almacenamiento de las memorias cl\u00e1sicas no vol\u00e1tiles. Y es en esta interfaz entre el almacenamiento de datos cu\u00e1ntico y \u00f3ptico donde se basa nuestro trabajo”.<\/p>\n\n\n\n De la dosimetr\u00eda de la radiaci\u00f3n al almacenamiento \u00f3ptico “En los hospitales y en los aceleradores de part\u00edculas, por ejemplo, es necesario monitorear a qu\u00e9 dosis de radiaci\u00f3n est\u00e1n expuestas las personas”, dijo Fran\u00e7a. “Hay algunos materiales que tienen esta capacidad de absorber radiaci\u00f3n y almacenar esa informaci\u00f3n durante un cierto tiempo”.<\/p>\n\n\n\n Pronto se fascin\u00f3 con la forma en que a trav\u00e9s de t\u00e9cnicas \u00f3pticas (iluminando con una luz) pod\u00eda manipular y “leer” esa informaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n “Cuando el cristal absorbe suficiente energ\u00eda, libera electrones y huecos. Y estas cargas son capturadas por los defectos”, dijo Fran\u00e7a. “Podemos leer esa informaci\u00f3n. Puedes liberar los electrones y podemos leer la informaci\u00f3n por medios \u00f3pticos”.<\/p>\n\n\n\n Fran\u00e7a pronto vio el potencial del almacenamiento de memoria. El cient\u00edfico llev\u00f3 este trabajo no cu\u00e1ntico al laboratorio cu\u00e1ntico de Zhong para crear una innovaci\u00f3n interdisciplinaria utilizando t\u00e9cnicas cu\u00e1nticas para construir memorias cl\u00e1sicas.<\/p>\n\n\n\n “Estamos creando un nuevo tipo de dispositivo microelectr\u00f3nico, una tecnolog\u00eda inspirada en la cu\u00e1ntica”, dijo Zhong.<\/p>\n\n\n\n Tierras raras “Es bien sabido que las tierras raras presentan transiciones electr\u00f3nicas espec\u00edficas que permiten elegir longitudes de onda de excitaci\u00f3n l\u00e1ser espec\u00edficas para el control \u00f3ptico, desde UV hasta reg\u00edmenes de infrarrojo cercano”, dijo Fran\u00e7a.<\/p>\n\n\n\n A diferencia de los dos\u00edmetros, que normalmente se activan con rayos X o rayos gamma, aqu\u00ed el dispositivo de almacenamiento se activa con un simple l\u00e1ser ultravioleta. El l\u00e1ser estimula los lant\u00e1nidos, que a su vez liberan electrones. Los electrones quedan atrapados en algunos de los defectos del cristal de \u00f3xido, por ejemplo, los huecos individuales en la estructura donde deber\u00eda estar un solo \u00e1tomo de ox\u00edgeno, pero no est\u00e1.<\/p>\n\n\n\n “Es imposible encontrar cristales, en la naturaleza o en cristales artificiales, que no tengan defectos”, dijo Fran\u00e7a. “Por eso, lo que estamos haciendo es aprovechar estos defectos”.<\/p>\n\n\n\n Si bien estos defectos de los cristales se utilizan a menudo en la investigaci\u00f3n cu\u00e1ntica, entrelazados para crear “qubits” en gemas que van desde diamantes estirados hasta espinelas, el equipo de PME de UChicago encontr\u00f3 otro uso. Pudieron determinar cu\u00e1ndo los defectos estaban cargados y cu\u00e1les no. Al designar un hueco cargado como “uno” y un hueco sin carga como “cero”, pudieron convertir el cristal en un poderoso dispositivo de almacenamiento de memoria a una escala nunca vista en la computaci\u00f3n cl\u00e1sica.<\/p>\n\n\n\n “Dentro de ese cubo de un mil\u00edmetro, demostramos que hay al menos mil millones de estas memorias (memorias cl\u00e1sicas, memorias tradicionales) basadas en \u00e1tomos”, dijo Zhong.<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/einsteresante.com\/wp-content\/uploads\/2025\/02\/image-48-1024x569.png\")
<\/strong>La investigaci\u00f3n comenz\u00f3 durante la investigaci\u00f3n de doctorado de Fran\u00e7a en la Universidad de S\u00e3o Paulo en Brasil. Estaba estudiando dos\u00edmetros de radiaci\u00f3n, los dispositivos que monitorean pasivamente cu\u00e1nta radiaci\u00f3n reciben los trabajadores en hospitales, sincrotrones y otras instalaciones de radiaci\u00f3n en el trabajo.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Para crear la nueva t\u00e9cnica de almacenamiento de memoria, el equipo agreg\u00f3 iones de “tierras raras”, un grupo de elementos tambi\u00e9n conocidos como lant\u00e1nidos, a un cristal. En concreto, utilizaron un elemento de tierras raras llamado praseodimio y un cristal de \u00f3xido de itrio, pero el proceso que informaron podr\u00eda utilizarse con una variedad de materiales, aprovechando las propiedades \u00f3pticas potentes y flexibles de las tierras raras.<\/p>\n\n\n\n