Inevitablemente, cada información digital que enviamos alrededor del mundo es propensa a perderse. Viajando mucho en cables, la señal inicial decae y se dispersa al chocar con impurezas y campos electromagnéticos vecinos. Por lo tanto, más allá de cada bit de su mensaje deseado,es necesario enviar otros fragmentos de información ocultos que verifican los errores y toman medidas en caso de pérdidas, mientras que los dispositivos se vuelven cada vez más pequeños, este problema se vuelve más importante. Científicos en el Centro de Electrónica Artificial de Baja Dimensión CALDES, dentro del Institutofor Basic Science IBS tienen como objetivo encontrar formas innovadoras para lograr una transmisión de información más estable. Uno de sus intereses de investigación se centra en paquetes de ondas solitarias autorreforzantes llamados solitones, que son estables sin importar el entorno.demostraron que los solitones pueden ser manipulados y describieron cómo usarlos para operaciones lógicas. Sus experimentos y modelos son publicadosed en Física de la naturaleza y allanar el camino hacia un nuevo campo de la electrónica: Solitonics.
Los físicos saben que una posible solución al problema de la atenuación de la señal o el ruido debido a interferencias externas puede provenir de un concepto matemático llamado topología. Está relacionado con propiedades que no se ven afectadas por un cambio de forma. Por ejemplo, créalo ono, una bola y un lápiz son topológicamente iguales, pero diferentes de una rosquilla. Esto se debe a que, con un poco de imaginación, puedes moldear la bola en la forma del lápiz. Sin embargo, cuando haces un agujero en la bola,se convierte en un objeto topológico totalmente diferente. Los agujeros definen el estado topológico, pueden moverse dentro del material, pero su número no cambia incluso bajo la presencia de fuerzas de empuje y tracción. Un concepto similar podría usarse en TI para proteger el flujo de informaciónde interferencias externas e impurezas y garantiza su estabilidad en distancias y tiempos más largos.Parece una propiedad increíble pero, paradójicamente, también es su mayor enemigo: la información transmitida eso estable, de una manera que en realidad es demasiado difícil de modificar y usar.Ese parecía ser el triste final de la historia, hasta que los científicos del SII demostraron una forma de manipular la señal transmitida y posiblemente aplicarla a la electrónica moderna.
Uno de los componentes clave de la física del sistema topológico es el solitón, un paquete de energía de onda solitaria extremadamente estable, que viaja a través de algunos materiales 1D sin perder su forma y energía, un poco como una ola de tsunami. Los científicos comenzaron a estudiarsolitones topológicos en los años 80, pero fueron disuadidos por la aparente imposibilidad de manipularlos.
El año pasado, los científicos del SII exploraron las propiedades de los solitones en una doble cadena de átomos de indio colocados en la parte superior de una superficie de silicio y descubrieron que los solitones podrían existir en tres formas ". En un sentido topológico, es como tener una donacon muchos agujeros, donde cada agujero puede tener tres formas diferentes correspondientes a los tres tipos de solitones ", explica YEOM Han Woong, autor principal de este estudio." Los físicos solían trabajar con solitones agujeros del mismo tipoy las operaciones que podías hacer con ellos eran limitadas, pero ahora tenemos una mayor oportunidad de jugar con ellos ".
En este nuevo estudio, Yeom y su equipo demostraron, experimentalmente, que el cambio entre estos solitones es posible. Observaron que cuando dos solitones se encuentran, resultan en un solitón diferente, en otras palabras, encontraron que los solitones pueden transformarse, ysin embargo, permanecen inmunes a los defectos del medio ". Hasta ahora, los solitones solo podían crearse o destruirse en pares, no eran posibles otras manipulaciones, pero demostramos que estos solitones pueden cambiarse de uno a otro e incluso usarse para operaciones lógicas,"continúa Yeom.
Estos tres tipos de solitones también se pueden representar con dígitos 1, -1 y 2 y la condición sin solitones como cero 0, creando un sistema matemático cuaternario. Los cuatro dígitos se pueden usar para cálculos matemáticos.
Los sistemas de dígitos cuaternarios, y los sistemas de múltiples dígitos en general, tienen varias ventajas sobre el sistema binario 0, 1 que estamos usando actualmente. Permiten más operaciones y almacenamiento de información en menos espacio y podrían acercarnos un poco más al cerebro-como dispositivos, que imitan la forma en que nuestros circuitos neuronales calculan y almacenan la información.
Al abrir un nuevo campo de la electrónica, denominado solitonics, los científicos del SII imaginan dispositivos informáticos de nueva generación que combinan silicio y solitones. "Estamos usando solitones que viajan en átomos de indio sobre una superficie de silicio, e imaginamos que esta estructura podría implementarse endispositivos de silicio actuales, creando sistemas híbridos ", explica KIM Tae-Hwan, primer autor de este estudio.
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Materiales proporcionado por Instituto de Ciencias Básicas . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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