Nanocomputación: ¿Pueden las computadoras ser realmente microscópicas?

A medida que mejora la tecnología, aumenta el impulso para hacer que los dispositivos sean lo más pequeños posible. Vemos esto a nuestro alrededor; desde la evolución de las supercomputadoras a las microcomputadoras, el mundo se ha centrado en reducir tanto como sea posible.

¿Qué es la nanocomputación?

Como su nombre lo indica, la nanocomputación se refiere a procesos y dispositivos informáticos que son realmente pequeños. Es un término que se utiliza para describir la manipulación, el procesamiento y la representación de datos por computadoras más pequeñas que un micrómetro. Los dispositivos de nanocomputación están hechos de transistores semiconductores de 100 nanómetros y menos de longitud.

Vamos a analizarlo. La nanocomputación se puede dividir en dos palabras: "nano" y "informática". La informática es el uso de una computadora (hardware o software) para procesar datos y realizar procesos algorítmicos. Nano proviene de la palabra nanómetro. Al igual que el centímetro y el metro, el nanómetro es una unidad de medida de longitud y es una mil millonésima parte de un metro.

¿Qué tan pequeño es un nanómetro?

Decir que un nanómetro es una mil millonésima parte de un metro podría ser muy abstracto para que lo entiendas. Entonces, decidimos relacionarlo con el mundo cotidiano.

• Una hebra de ADN humano tiene 2,5 nanómetros de diámetro.
• Una hoja de papel tiene unos 100.000 nanómetros de grosor.
• Hay 25,400,000 nanómetros en una pulgada
• Un nanómetro es tan largo como tu uña crece en un segundo
• Un solo átomo de oro tiene aproximadamente un tercio de nanómetro de diámetro.
• En una escala comparativa, si el diámetro de una canica fuera de un nanómetro, entonces el diámetro de la Tierra sería de aproximadamente un metro.
• Un cabello humano mide alrededor de 75 micrones (abreviado 75 μm) o 75,000 nm (nanómetros) de diámetro.

Nanotecnología y nanocomputadoras

La nanotecnología es el uso de cosas extremadamente pequeñas como átomos y moléculas para producir sistemas, estructuras y dispositivos. Implica el estudio (ciencia e ingeniería) de materia con dimensiones entre uno y cien nanómetros.

Una nanocomputadora es una computadora con circuitos realmente pequeños que solo se pueden ver con la ayuda de un microscopio. Nuestros dispositivos actuales están hechos de semiconductores de menos de cien nanómetros de longitud. Las nanocomputadoras funcionan almacenando datos en puntos cuánticos o giros.

¿De qué está hecha una nanocomputadora?

Como la mayoría de las computadoras, las nanocomputadoras están hechas de chips de computadora y la única diferencia es que son considerablemente más pequeñas que los microchips que conoce. Los chips de computadora están hechos de un semiconductor llamado silicio.

A medida que aumentan los años y crece la búsqueda para crear dispositivos aún más pequeños, más y más transistores se amontonan en el silicio. Los procesadores modernos contienen miles de millones de transistores interconectados por finos cables de cobre. Cada transistor sirve como interruptor de encendido / apagado, enviando, recibiendo y procesando información y controlando la corriente a través del chip.

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Ventajas de la nanocomputación

Nanocomputación significa procesos de computación llevados a cabo por dispositivos reducidos en diez o cien unidades hasta que son menos de cien nanómetros. Esta reducción aumenta la funcionalidad del circuito de manera exponencial hasta diez mil veces.

También significa que la potencia informática del dispositivo se multiplica por un millón. Esto conduce a un menor consumo de energía y una mayor duración de la batería. También sería innecesario fabricar cajas y ventiladores más pequeños para enfriar los circuitos.

Las nanocomputadoras también son significativamente más rápidas que otras microcomputadoras y pueden realizar cálculos que otras computadoras serían incapaces de hacer. Su tamaño reducido también es una ventaja adicional, ya que se vuelven más pequeños, más livianos y fáciles de transportar. También son inmunes al ruido y otras perturbaciones.

Desventajas de la nanocomputación

Aunque la nanocomputación tiene muchas ventajas, también tiene sus desventajas. Fabricar dispositivos que funcionen sobre la base de la nanotecnología es muy caro y difícil. Reducir el tamaño de los dispositivos a un tamaño microscópico exige un nivel de tecnicismo y experiencia que solo puede alcanzarse con grandes cantidades de fondos.

La nanocomputación también representa una amenaza para la economía actual. El advenimiento de la nanotecnología, como muchas otras nuevas tecnologías, provoca un cambio sustancial en muchas áreas económicas. Al principio, las nanocomputadoras serían un lujo caro e inasequible, pero con el tiempo se volverían más populares y comunes. Esto tendría un gran impacto en el mercado porque las tecnologías y las empresas que no se adaptan o mejoran irían a la quiebra. Y esto podría provocar la pérdida de puestos de trabajo.

La naturaleza microscópica de las nanocomputadoras también sería una desventaja, ya que son prácticamente indetectables. Las nanocomputadoras también se pueden convertir en dispositivos de grabación microscópicos y grabar secretamente y violar la privacidad de las personas sin ninguna detección.

Aplicaciones de la nanocomputación

Las ventajas de la nanocomputación la hacen útil en diferentes campos y procesos. Los procesos informáticos más rápidos proporcionan un mayor nivel de precisión en el desarrollo de aprendizaje automático e inteligencia artificial, prediciendo patrones climáticos y reconociendo figuras complejas en imágenes.

Las dos principales aplicaciones de la nanocomputación que tenemos en este momento son la nanocomputación de ADN y la computación cuántica.

Nanocomputación de ADN

La nanocomputación implica el uso de estructuras a nanoescala para realizar procesos informáticos. Se pueden utilizar estructuras a nanoescala como proteínas y ADN (ácido desoxirribonucleico) para producir nanocomputadoras.

La computación de ADN implica el uso de ADN, hardware de biología molecular y bioquímica para realizar procesos de computación en lugar de la computación electrónica tradicional que utiliza chips de silicio. La información en el ADN se representa mediante un alfabeto genético de cuatro caracteres (A [adenina], G [guanina], C [citosina] y T [timina]), en lugar de los números binarios (1 y 0) utilizados por la electrónica tradicional ordenadores.

Cuando se aplica a tareas separadas y no secuenciales, la nanocomputadora de ADN es mejor que la tradicional computadora electrónica, ya que puede almacenar una mayor cantidad de datos en la memoria y realizar múltiples operaciones en una vez. Las nanocomputadoras de ADN son considerablemente más rápidas que sus contrapartes electrónicas.

La nanocomputación de ADN se aplica en medicina para controlar el suministro de medicamentos al torrente sanguíneo y detectar anticuerpos en el sistema inmunológico de una persona.

Computación cuántica

Al igual que la nanocomputación de ADN, en lugar de utilizar chips de silicio tradicionales para realizar procesos informáticos, se utilizan bits cuánticos o qubits. Un bit cuántico (qubit) es una unidad básica de información cuántica. Es la versión cuántica del bit clásico, pero puede almacenar información más grande que un bit.

La computación cuántica es aquella en la que los procesos de computación dependen en gran medida de los principios de la teoría cuántica, es decir, el comportamiento de la energía en los niveles atómico y subatómico. Mientras que las computadoras usan 1 y 0 para codificar información, la computación cuántica usa qubits que pueden existir en más de un estado (como 1 y como 0) a la vez.

Computadoras cuánticas son excepcionalmente más rápidos que la computadora tradicional. La computación cuántica se puede utilizar para mejorar el aprendizaje automático, simular la respuesta a los medicamentos, mejorar la logística del transporte y los modelos financieros y procesar una gran cantidad de datos a altas velocidades.

Nanocomputación y el futuro

La nanocomputación es una rama de la nanotecnología que implica la reducción de estructuras y sistemas informáticos a unos pocos nanómetros. Aunque pueden pasar algunas décadas antes de que la tecnología de nanocomputación radical se vuelva comercialmente asequible, la nanocomputación revolucionará la forma en que funcionan y se construyen las computadoras.

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