JORDI SORT, FÍSICO «Quiero lograr un ordenador que apenas haya que enchufar»

El investigador ICREA de la Universidad Autónoma de Barcelona trabaja en el desarrollo de nuevos materiales para reducir de forma exponencial el consumo energético de las computadoras

Jordi Sort, profesor de investigación ICREA de la Universidad Autónoma de Barcelona
Jordi Sort, profesor de investigación ICREA de la Universidad Autónoma de Barcelona

La física cuántica, que estudia el comportamiento de los materiales «muy pequeños», vive lo que se conoce como «segunda revolución cuántica», que podría culminar con el desarrollo de potentes ordenadores capaces de almacenar muchísima más información y procesarla de forma miles de veces más rápida que los actuales. Pero, ¿serán eficientes y ahorrarán energía? El grupo liderado por Jordi Sort, profesor de investigación ICREA de la Universidad Autónoma de Barcelona, trabaja en un proyecto financiado por el European Research Council con 1,8 millones de euros que trata de descubrir y desarrollar nuevos materiales que permitan grabar y procesar información con un consumo energético drásticamente inferior al actual, evitando las pérdidas de energía por calor y alargando exponencialmente el tiempo que las baterías podrían funcionar sin tener que ser recargadas. «Más del 50% de la electricidad que llega a los ordenadores no se utiliza y se pierde en forma de calor disipada», explica el investigador.

-¿Es posible evitar eso?

Una alternativa a los discos duros de los ordenadores actuales sería la utilización de ciertos nanomateriales cargados electrostáticamente, donde el procesado de la información se realizaría sin corriente eléctrica o con una corriente eléctrica mucho menor. Se trata de un fenómeno cuántico: las cargas electrostáticas (parecidas a las que nos producen chispazos en la piel en invierno cuando tocamos ciertas superficies metálicas) inducen cambios en los orbitales de los electrones, dando lugar a un cambio de sus propiedades magnéticas, haciendo que sea más fácil manipular estos materiales, prácticamente sin gasto energético.

-¿Y en qué consiste su proyecto? ¿Cómo son esos materiales que investiga?

-El proyecto consiste en el desarrollo de ciertas aleaciones metálicas (especialmente base Fe) cuyas propiedades magnéticas son muy sensibles a la aplicación de voltaje o, dicho de otra manera, a la acumulación de carga electrostática. Se trata de implementar nanomateriales con una geometría particular, con gran cantidad de área superficial (nanoesponjas metálicas). Gracias a las cargas electrostáticas, la cantidad de corriente necesaria para almacenar información (“0” o “1” en el sistema binario) es mucho menor que en los bits de información de los ordenadores convencionales. El proyecto requiere de la sinergia de conocimientos entre físicos, químicos e ingenieros. Se trata, pues, de un proyecto muy multidisciplinar, donde trabajamos en estos momentos un grupo de 17 investigadores.

-¿Cómo serán los ordenadores que se construirán con esos materiales y en qué se diferenciarán de los actuales?

-Los ordenadores que se construirán con estos materiales van a ser similares en apariencia a los actuales. Sin embargo, a nivel práctico, una de las diferencias más importantes es que no se calentarán durante su funcionamiento. Por ejemplo, no será necesaria la incorporación de ventiladores y podrán trabajar sin estar conectados a la corriente durante gran cantidad de tiempo (semanas, por ejemplo, sin tener que enchufarlo). La diferencia fundamental radicará en el diseño del disco duro y, más específicamente, a la composición química de las pequeñas unidades donde se almacena la información.

-¿Llegaremos a tener una batería que no se acaba nunca?

-Esto sería pedir demasiado. En estos momentos hemos visto que el consumo energético de los nuevos materiales desarrollados en nuestro laboratorio es aproximadamente un 60% inferior al de los materiales habituales. El proyecto, sin embargo, tiene una duración de 5 años y nos quedan todavía 4 años por delante. Por tanto, se trata de resultados sin duda muy prometedores.

En estos momentos existen en el mundo varios grupos trabajando en temas afines, aunque nuestra aproximación al problema es distinta: la mayoría de los grupos trabajan con capas magnéticas muy delgadas. Nosotros lo hacemos con capas nanoporosas de muy baja densidad. Durante los últimos 10 años el avance en estos tipos de materiales ha venido motivado por sus aplicaciones en campos tan diversos como la catálisis, los sensores químicos o los supercapacitadores, llegando a ser estos avances la base del Premio Príncipe de Asturias 2014 (otorgado a A. Corma, M. E. Davis y G. D. Stucky). En nuestro grupo pretendemos abrir un nuevo abanico de posibilidades a este tipo de materiales, aplicándolos en los sistemas de computación y comunicación.

-¿Cuál es el mayor reto para lograrlo, la mayor dificultad?

-Nos enfrentamos a dos retos muy importantes: controlar bien la microestructura y composición química de estos materiales a la escala nanométrica y avanzar en el conocimiento de los fenómenos físico-cuánticos básicos que gobiernan el comportamiento magnético de estos materiales. Ambos factores deben avanzar de forma sinérgica: cuanto mejor conozcamos la física de estos fenómenos, mejor podemos diseñar los nuevos nanomateriales.

-Entonces, ¿cómo cree que serán los ordenadores del futuro?

-Es una pregunta difícil de contestar... Durante los últimos 10-20 años ha habido una tendencia a la miniaturización de las unidades donde se almacena la información (los «bits» magnéticos). Esto ha permitido aumentar de forma muy significativa la capacidad de los discos duros. Un paso importante para seguir en esta dirección sería pasar de ordenadores "clásicos" a ordenadores "cuánticos", donde se podrían almacenar y procesar datos de naturaleza diversa de forma simultánea y más rápida. Sin embargo, todavía estamos muy lejos de tener un ordenador cuántico que pueda funcionar en condiciones normales (por ejemplo, a temperatura ambiente). Y, por otro lado, tenemos el problema del gasto importante de electricidad debido a las pérdidas de energía por disipación térmica. Es precisamente en la minimización de este segundo problema en lo que estamos trabajando nosotros. La idea es conseguir ordenadores que sólo necesiten enchufarse a la corriente eléctrica de forma muy esporádica, y que consuman mucho menos energía. Serían ordenadores todavía «clásicos» pero sus discos duros utilizarían materiales radicalmente distintos a los actuales y funcionarían con otros principios físicos.

-Los últimos Premios Nobel de Física y Química han ido a investigaciones sobre el mundo de lo pequeño. ¿Es la nanotecnología, lo nanomateriales y el mundo cuántico claves para el futuro?

-Sin duda. Estamos inmersos en la «segunda revolución cuántica», que en gran medida va a desarrollarse gracias a los avances en nanociencia y nanotecnología. El avance en el conocimiento se enfrenta a grandes retos que solamente pueden resolverse con un cambio de paradigma, pasando de las leyes clásicas de la física a las leyes cuánticas. La inversión en estos campos de investigación es fundamental, tanto para estudios de carácter teórico (como los de los Premios Nobel de Física 2016) como experimental. Hace falta también inversión de carácter privado, empresas que deseen apostar fuertemente por estos temas.

-Ha recibido una subvención europea importante. ¿Es suficiente? ¿Cómo valora la inversión actual en ciencia?

-La subvención que he recibido a nivel europeo (y también a nivel nacional) me permite avanzar de forma muy satisfactoria en las investigaciones. Una de las satisfacciones más importantes para mí también ha sido el poder «retener talento», siendo capaz de contratar a investigadores de alto nivel que, de no ser por proyectos como el que me han concedido, ahora mismo estarían seguramente trabajando en el extranjero. Aquí en España hay mucho talento y es algo que se no se puede dejar escapar. Somos muy fuertes en campos como la ciencia de materiales o el magnetismo. Ahora la inversión en ciencia ha mejorado con respecto a hace unos 3 o 4 años. Es una tendencia que debe seguir así para, poco a poco, situarnos en las líneas más vanguardistas del conocimiento.

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