Para que se cumplan las promesas del cloud computing, antes la ciencia de materiales debe permitir mejoras significativas en nuestra habilidad para construir máquinas en la escala más pequeña concebible – una que apenas ahora estamos empezando a comprender.

IBM ha anunciado que está financiando la siguiente etapa de la investigación en semiconductores de grafeno con una inversión de 3.000 millones de dólares durante los próximos cinco años. Dos años después de haber producido transistores experimentales de 9 nm utilizando nanocubos de carbono, IBM se está enfocando en su nuevo objetivo de rebajarlos a 7 nm en 2020.

A esta escala, donde el espesor de los átomos se puede medir, una menor energía es, literalmente, una energía “más pequeña”.  La única manera de conseguir que las máquinas a esta escala utilicen menos energía (y los transistores son, al fin y al cabo, máquinas) es hacerlas más pequeñas. El grafeno - un hoja de un átomo de espesor de átomos de carbono perfectamente unidos, es tan pequeño como puede ser un conductor con la tecnología actual. Si los fabricantes como IBM pueden conseguir automatizar la litografía de semiconductores utilizando tubos de grafeno, no habrá muchos más obstáculos para conseguir su producción en masa, ya que el carbón es barato y el diseño del grafeno, muy simple.

El mayor problema ahora mismo es que el grafeno no se adhiere a prácticamente nada. Imaginemos una gelatina transparente, excepto que es dos veces más fuerte que el acero. El grafeno posee una conductividad excelente, con una capacidad de llevar la señal sin parangón a cualquier otro material sintetizado. Pero no se puede pegar a nada –no al sustrato de carburo de silicio-, no a los metales de fabricación más usuales, como aluminio. No se le puede pegar nada, porque a ese nivel, no existe algo como el pegamento.

IBM Research tuvo éxito en construir su primer circuito integrado con grafeno en junio de 2011, pero el proceso fue descrito por el investigador Shu-Jen Han como algo semejante a cocinar con una venda en los ojos. Lo cierto es que este circuito integrado realizó su trabajo – recibió y reprodujo una señal de 4,3 GHz sin distorsión por un tiempo, hasta que se desintegró.

Con esta inversión de 3000 millones de dólares en cinco años para IBM Research la idea es crear un itinerario formal para batallar con su adversario Intel, que reclama poseer el material  necesario –incluyendo multitud de tubos de grafeno- para seguir el mismo proceso de desarrollo.

Qubits y “La Ley Moore”

¿Hacia dónde nos dirige todo esto? La respuesta es algo llamado componentes “quantum computer”. La idea es reemplazar el dígito binario  “bit” por otro llamado “qubit” que estaría hecho de grafeno, que podría mantener 2n estados eléctricos en lugar de 21, donde n es un valor indeterminado.

La memoria basada en Qubit puede tardar años todavía en llegar, porque sus principios operativos básicos serían muy diferentes a los de los procesadores de hoy en día.

La razón por la que qubit mantiene la esperanza de los investigadores de IBM, es que si fuera realmente manipulable, lo que los físicos llaman “quantum dots” para producir n estados diferentes, entonces la memoria podría miniaturizarse radicalmente.

Una máquina mucho más pequeña podría reemplazar la DRAM actual, y una máquina más sencilla sería más fácil de fabricar usando grafeno que una simple forma reducida de la DRAM.

De forma más precisa, no es tanto que la fabricación de grafeno lleve a los computadores cuánticos, sino que los computadores cuánticos lleven a mejores procesos de grafeno. De cualquier modo, las perspectivas son buena para una potencial nueva forma de fabricación de semiconductores.

Ahora la pregunta es, ¿Si IBM tiene éxito, se salvará la Ley Moore? Gordon Moore observó que la densidad de los transistores en circuitos integrados se duplica cada dos años. Si la carrera de IBM e Intel para conseguir utilizar el grafeno da resultados, entonces, la respuesta a la gran pregunta es, de hecho, no. La Ley Moore será borrada del mapa en una revolución en la adaptabilidad de los transistores, permitiendo a menos componentes hacer un gran trabajo.