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Con impresión en tercera dimensión fabrican dispositivos para tecnología 5 y 6G

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De acuerdo al Instituto Federal de Telecomunicaciones, la tecnología 5G y las que le seguirán implica una “ola” de conectividad que permitirá más velocidad, mayor ancho de banda, conectividad masiva de dispositivos, alto nivel de confianza técnica y baja latencia (tiempo de transmisión)

Ante la llegada de la tecnología 5 y 6G, un grupo científico en el que participó Elodie Strupiechonski, adscrita como profesora de cátedra en el Cinvestav Unidad Querétaro, diseñó compuertas lógicas para frecuencias de terahertz, fabricadas mediante impresión tridimensional. Estos dispositivos serán empleados en la próxima generación de redes de telecomunicaciones de ultra alta velocidad, ubicada en el rango de esta banda espectral.

Las compuertas lógicas son la base de toda la tecnología digital, que incluye las computadoras, los teléfonos celulares y millones de otros dispositivos, cuando muchas de ellas se combinan de manera adecuada pueden crear un circuito integrado más rápido y son como el cerebro de todos esos aparatos.

Las compuertas lógicas son instrumentos electrónicos u ópticos (analógicos o digitales) cuya función es procesar datos al nivel de la unidad básica de una computadora: bit (0,1); entonces esta nueva generación de dispositivos, cambian el paradigma tecnológico actual, pasan de usar corriente eléctrica (electrones) a emplear luz (fotones) que les permite mayor velocidad y fueron diseñados para sustituir las herramientas electrónicas por ópticas, listas para trabajar con luz en vez de electricidad.     

Su principio consiste en jugar con el resultado de la superposición de dos haces de luz (constructiva o destructiva) controlando la longitud de sus caminos ópticos, es decir, consisten en una guía de onda con dos entradas de fotones que a la salida determina si pasa la luz o no; funciona como un switch que modifica el estado de salida de fotones con las siguientes combinaciones: primera y segunda entrada, de encendido y de apagado (0,0; 0,1; 1,0; y 1,1).   

Cambiando la geometría de la estructura de las compuertas se ha logrado la obtención de las operaciones lógicas básicas y se espera que con ellas se pueda construir un circuito integrado muy simple (con tan solo tres de estas compuertas), capaz de realizar una suma en tan solo una billonésima parte de un segundo (picosegundo).

Así se podría realizar un millón de millones de sumas en un segundo, lo cual hoy requiere de computadoras sumamente grandes y poderosas que tienen millones de compuertas lógicas trabajando simultáneamente para hacer las sumas de forma repartida; es decir, estos dispositivos ayudarían a optimizar las operaciones o funcionamiento de la tecnología con los mismos principios.  

Los resultados de la investigación, que fueron publicados recientemente en la revista Journal of the Optical Society of America, destacado como un trabajo de importancia, indican que la fabricación de estos dispositivos representa una tecnología económica, ya disponible comercialmente, porque emplea una impresora 3D y usa uno de los polímeros más comunes.

La ventaja de los dispositivos propuestos por los investigadores del Cinvestav y del Centro de Investigación en Óptica (CIO) es la sencillez de su fabricación porque se elimina el reto tecnológico asociado con su construcción, el cual es muy alto al requerir técnicas de microfabricación en cuarto limpio.

A pesar del enorme avance de la tecnología de semiconductores utilizados en estos dispositivos, es claro que será insuficiente para seguir empujando las velocidades de procesamiento y transmisión de datos, y es aquí donde las nuevas compuertas lógicas diseñadas por Strupiechonski y sus colaboradores pueden marcar una diferencia.

La frecuencia de operación de estos dispositivos se encuentra en los 130 GHz ubicada justo entre el mundo óptico y el electrónico, en una región que se conoce como el “gap” terahertz, en la cual a partir del año 2000 se empezaron a desarrollar las técnicas de terahercios.

El desarrollo de la tecnología 6G requiere inventar todos los componentes básicos que le permitirán realizar operaciones de computación, como las compuertas lógicas para terahertz, por lo tanto, “esta propuesta tiene potencial para ser transferida a la industria y al ser destacada por la Optical Society of America, como un trabajo importante, indica que es compartida por la comunidad científica internacional”, aseguró Elodie Strupiechonski.

Este trabajo de investigación las simulaciones y optimización de los dispositivos fueron realizados por Elodie Strupiechonski, junto con Manuel Alejandro Justo Guerrero, también del Cinvestav Unidad Querétaro y fue liderado por Enrique Castro Camus, con la colaboración de Mónica Ortiz Martínez y Arturo Hernández Serrano, adscritos al CIO.

Puedes revisar el artículo original en este enlace: https://doi.org/10.1364/JOSAB.402004

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