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Si tuviéramos la capacidad de diseñar el ordenador o celular deal, ¿cómo sería? Muchos usuarios se centrarían en la estética, otros en la funcionalidad o la originalidad. Pero en realidad, los físicos como Albert Fer t (Carcassone, Francia, 1938) se preocupan por la capacidad de almacenamiento, el consumo de energía y la duración de la batería.
“Lo más incómodo de los teléfonos actuales es tener que recargarlos constantemente”, explica el premio Nobel de Física en 2007 . Varias compañías ya están en proceso de fabricación de estos móviles que podrán durar de siete a quince días sin ser recargados.
“Después no tengo una idea particular de cómo será ese celular del futuro”, confiesa el descubridor de la magnetorresistencia gigante (1988), un efecto de la mecánica cuántica que ha permitido miniaturizar los lectores de los discos duros de los ordenadores y aumentar su capacidad de almacenamiento.
Esto dio lugar a la espintrónica, una tecnología que manipula el estado cuántico de las partículas –el espín del electrón– para aplicaciones en la industria informática. Gracias a sus propiedades, el resultado serán móviles, ordenadores y discos duros, entre otros, más eficientes, rápidos y con mayor capacidad de almacenamiento.
Pero para Fert, hasta ahora director científico de la Unidad Mixta de Física del CNRS/Thalès en Francia, el reto en la mejora de los ordenadores y discos duros es encontrar nuevos materiales que permitan reducir el consumo de energía. “El 20 % del consumo de electricidad del mundo en 2030 vendrá de la transmisión digital de los datos”, dice el físico, recordando un estudio publicado en la revista Challenges.
¿A qué equivale buscar en Google?
Los data centers o centros de procesamientos de datos, espacios donde se gestiona toda la información por parte de grandes empresas y organizaciones, son sin duda los mayores consumidores de energía, más incluso que los propios ordenadores personales.
“Como cada vez más cosas pasan por internet, el consumo energético de los data center aumentará en los próximos diez años en un factor 10”, señala el físico francés, que subraya que un centro de datos de Google en EE UU gasta tanta energía como la ciudad de San Francisco.
¿Pero a qué equivale la energía que gastamos con la navegación por la red? “Una información que siempre doy es que treinta búsquedas en Google corresponden a la energía necesaria para hervir un litro de agua ”, puntualiza Fert. Con este dato no es difícil extrapolar la ingente cantidad de electricidad que se consume, y que afecta directamente al medio ambiente, solo para mantenernos informados.
Fert lo tiene claro: “Gastamos inútilmente cuando buscamos en internet. Con un ordenador podríamos encontrarlo directamente pero, por pereza, volvemos a pasar por Google y creamos enlaces para llegar a una web”. Ni siquiera las energías renovables, como la solar y la eólica, son capaces en la actualidad de compensar el gasto energético de los ordenadores.
A pesar de las predicciones para la próxima década, con la creación de la computación en la nube y conexiones de inteligencia artificial, que no harán más que incrementar el consumo, solo la tecnología será capaz de reducir este gasto. Y es aquí donde la espintrónica de Fert tiene algo que decir.
Menos energía y más espacio
El premio Nobel francés plantea una cuestión frente a este problema: “¿Cómo continuar mejorando las tecnologías de la información a la vez que se frena un poco esta hemorragia de consumo energético?”. Para ello, pronto llegará una nueva generación de ordenadores que consumirán mucho menos y estarán basados en efectos de la mecánica cuántica.
“En la actualidad, en los ordenadores lo que consume la energía es la memoria RAM , el almacenamiento de datos que para cumplir su labor tiene que estar continuamente proporcionando energía”, declara el físico.
Ahora la producción de almacenamiento masivo ya se está produciendo en Samsung o IBM –que llevó al mercado la magnetorresistencia gigante en 1997– con los STT-RAM (spin-transfer torque magnetic random-access memory) que están basados en principios de la espintrónica, en particular sobre fenómenos cuánticos como es el efecto túnel cuántico que depende del espín, una propiedad cuántica de los electrones.
“Aún hoy las puertas lógicas de los ordenadores consumen mucha energía. El proyecto con Intel se basa en aislantes topológicos, unos sistemas bidimensionales con propiedades muy especiales que permiten transformar señales magnéticas en señales eléctricas de manera muy económica y eficaz”, explica el físico.
En los últimos años el desarrollo de la espintrónica se ha acelerado hacia múltiples direcciones, y no solo culmina en discos duros y productos de STT-RAM.
