Computación
Top 10 Empresas de Computación No Silicio
De Silicio a Nuevas Formas de Computación
La industria de la computación nació cuando los dispositivos mecánicos comenzaron a realizar cálculos que, hasta entonces, estaban reservados al cerebro humano. Pero fue con los tubos de vacío y, más tarde, los transistores que se empezaron a crear verdaderas computadoras.
La siguiente revolución fueron los chips de silicio, con una densidad de transistores cada vez mayor para una potencia de cálculo cada vez mayor.
Fuente: Mobile First
Actualmente, la industria de semiconductores está experimentando con sistemas cada vez más potentes para crear chips en el rango de 5 nm e incluso 2 nm. Esto nos acerca cada vez más a un problema, ya que, en algún momento, usar transistores de silicio cada vez más pequeños ya no será posible.
Un solo átomo de silicio es un límite teórico, pero los problemas de ingeniería práctica probablemente lo harán realidad antes de ese umbral.
Entonces, ¿se detendrá el progreso de la potencia de cálculo a partir de aquí? Probablemente no.
Sin embargo, la solución será realizar los cálculos utilizando principios totalmente nuevos. En realidad existen muchas formas potenciales de computar sin depender de los transistores de silicio. Podemos observar las ideas más prometedoras sin entrar en los detalles técnicos.
Semiconductores No Silicio
Un semiconductor es un material con la capacidad de alternar entre ser conductor (transmite corriente eléctrica, crea un dato “1” en binario) o aislante (bloquea corriente eléctrica, crea un dato “0” en binario).
El silicio ha sido el material preferido para crear chips semiconductores, pero ahora se están explorando muchas alternativas. Cualquier material que muestre la propiedad llamada banda prohibida puede ser un buen candidato.
Fuente: Energy Education
Óxido de Vanadio
Durante mucho tiempo, el óxido de vanadio se ha considerado una buena opción para reemplazar al silicio. Esto se debe a que experimenta un fenómeno conocido como “transiciones metal‑aislante”, que ocurre en apenas trillonésima de segundo.
La velocidad de la transición metal‑aislante debería permitir electrónica más rápida y más pequeña en comparación con la electrónica clásica basada en silicio.
También descubrieron que el dióxido de titanio puede ser un semiconductor. Este descubrimiento podría permitir la creación de chips neuromórficos que aprendan a nivel de hardware, inspirándose en los cerebros de sistemas vivos con neuronas.
Gracias a su transición muy rápida de aislante a metal, el óxido de vanadio con un sustrato activo de dióxido de titanio podría usarse para crear osciladores de disparo tipo neurona de Mott capaces de replicar a nivel de hardware neuronas biológicas.
Grafeno
Otro buen candidato es el grafeno, un material 2D con una conductividad eléctrica extremadamente alta. Incluso es un potencial superconductor y un “material maravilla” cuyas propiedades siguen descubriéndose en tiempo real.
Puede leer más sobre los primeros esfuerzos exitosos para convertir el grafeno en un material semiconductor en nuestro artículo “Semiconductores de Grafeno – ¿Están Finalmente Aquí?”.
Materiales Orgánicos
Según un descubrimiento reciente, el material orgánico podría forzarse a formar una estructura 2D similar al grafeno. Esto podría hacerlos tan ultra‑conductores como el grafeno, mientras que naturalmente presentan propiedades semiconductoras, a diferencia del grafeno que debe ser “forzado” para ello.
Puede aprender más sobre esta opción en “¿Pueden los Semiconductores Orgánicos Combinar los Beneficios del Grafeno y el Silicio?”.
Optimización del Consumo de Energía de los Semiconductores
Un problema al usar transistores cada vez más rápidos y pequeños es el creciente consumo de energía.
Una alternativa podría ser usar una técnica llamada “gateo redox”. Esto depende más de una reacción química (redox) y podría reducir drásticamente la demanda de energía.
Si el precio de la computación comienza a subir por los costos de energía más que por los chips mismos, esta es una solución que podríamos ver implementada también. Exploramos las últimas noticias sobre este tema en “Gateo Redox Podría Llevar a Nuevos Niveles de Eficiencia en Electrónicos Miniatura”.
Fotónica
Los materiales semiconductores alternativos intentan reemplazar al silicio. Pero, ¿qué pasaría si la computación se realizara totalmente sin usar electrones, transistores y semiconductores?
Esta es la idea de la fotónica, que busca realizar la computación directamente con luz.
La luz es lo más rápido del universo, por lo que podría ser órdenes de magnitud más rápida que la computación basada en silicio y semiconductores.
En la práctica, la fotónica aún podría involucrar silicio pero también podría depender de cristales.
Debido a la naturaleza ondulatoria de la luz, el diseño fotónico depende de curvas y principios de diseño únicos (y aún no totalmente maduros tecnológicamente) que difieren de los usados para semiconductores.
Fuente: Synopsis
Computación Cuántica
La computación también podría realizarse midiendo no la corriente eléctrica sino el estado cuántico de las partículas.
En lugar de generar 0 y 1 (sin corriente o con corriente), utiliza “bits cuánticos”, llamados qubits, donde los datos de la partícula son 0 Y 1 a la vez, o 1, o 0.
Debido a la diferencia fundamental en el cálculo, la computación cuántica no es una alternativa a la computación “normal”, sino más bien un complemento.
La computación estándar funciona linealmente y tiene dificultades con cálculos muy complejos, como modelado climático, criptografía o la configuración 3D de moléculas complejas como proteínas. Y este es precisamente el tipo de cálculo en el que se espera que la computación cuántica sobresalga.
Así que, aunque quizá no reemplace al silicio, los ordenadores cuánticos podrían realizar tareas mejores que antes eran casi imposibles para los chips de silicio.
Puede leer más sobre las últimas noticias en computación cuántica en nuestro artículo “El Estado Actual de la Computación Cuántica”.
Organoides Biológicos
Nuestros cerebros son esencialmente supercomputadoras, al menos cuando se trata de procesos como reconocimiento de patrones, lenguaje, etc. Y son muy eficientes en eso, consumiendo apenas unas decenas de vatios.
Una startup suiza, FinalSpark, ha desarrollado ahora una esfera de 0,5 mm (organoides) compuesta por 10 000 neuronas humanas. Y la usa para realizar cómputo. El servicio incluso será accesible a través de la nube.
Este es un campo muy nuevo, y aún no está claro hasta dónde llegará. Pero quién sabe, tal vez algún día nuestros dispositivos autónomos funcionen con neuronas en lugar de chips.
Top 10 Acciones No Silicio
1. International Business Machines Corporation
(IBM )
International Business Machines Corporation (IBM) fue la fuerza líder detrás de la comercialización de la primera computadora mainframe. Sin embargo, ha quedado rezagada en el volumen de producción frente a otros gigantes tecnológicos como Apple, TSMC y NVIDIA.
No obstante, está a la vanguardia del desarrollo de ordenadores cuánticos. Por ejemplo, desarrolló su ordenador cuántico de 127 qubits “Eagle”, que fue seguido por un sistema de 433 qubits conocido como “Osprey”.
Y ahora está seguido por “Condor”, un procesador cuántico superconductivo de 1 121 qubits basado en la tecnología de puerta de resonancia cruzada, junto con “Heron”, un procesador cuántico en el borde del campo.
IBM está involucrada en la mayoría de las demás innovaciones de vanguardia en computación y la industria de semiconductores. Estas incluyen materiales orgánicos conductores, computación neuromórfica, fotónica, etc.
En cierta medida, IBM se ha convertido en una “empresa de patentes” con experiencia en desarrollar nuevos métodos de computación y licenciarlos a la industria.
Hasta ahora, parece muy decidida a mantener tantas patentes clave en todos los métodos de computación no silicio que pueda obtener, replicando su éxito pasado al contribuir masivamente al desarrollo de la industria de semiconductores hasta convertirla en el gigante que es hoy.
2. Microsoft Corporation
(MSFT )
Ya líder en servicios de nube “normales”, Microsoft es pionera en ofrecer servicios de nube de computación cuántica con Azure Quantum.
Es totalmente posible que la mayor parte de la computación cuántica del futuro se realice “remotamente”, confiando en servicios de nube como los de Microsoft, en lugar de acceder directamente a un ordenador cuántico.
Esto es especialmente probable ya que la mayoría de las aplicaciones de computación cuántica serán investigadas por bioquímicos, expertos en ciencia de materiales, científicos climáticos y otros especialistas sin un fondo específico en computación cuántica.
Por lo tanto, confiar en profesionales dedicados que trabajen en empresas como IBM, Microsoft o Google para manejar la parte de cómputo tiene más sentido que contratar o formar a personas sin entrenamiento en el campo.
El servicio de Microsoft ofrece “computación híbrida”, combinando computación cuántica con servicio tradicional de supercomputación basado en la nube.
Fuente: Microsoft
En lugar de integración vertical, el enfoque de Microsoft a la computación cuántica ha sido establecer asociaciones con líderes en el campo que cubren prácticamente todas las tecnologías posibles para lograr la computación cuántica, como IonQ (IONQ), Pasqal, Quantinuum, QCI (QUBT), y Rigetti (RGTI).
Fuente: Microsoft
Microsoft también estableció a finales de 2023 una colaboración con Photonic, una empresa que trabaja en la fusión de la computación cuántica y la fotónica.
Microsoft también ha trabajado en chips fotónicos analógicos para la industria financiera.
La computación cuántica no es central para el negocio de Microsoft, al menos por ahora. Sin embargo, es un actor central del sector y podría ser una elección de acción “más segura” frente a la adquisición directa de acciones de sus socios de computación cuántica que cotizan en bolsa, como QCI o Rigetti.
3. Alphabet Inc.
(GOOGL )
Google está muy activo en computación cuántica, principalmente a través de su laboratorio Google Quantum AI y el campus Quantum AI en Santa Barbara.
El ordenador cuántico de Google hizo historia en 2019 cuando Google afirmó haber alcanzado la “supremacía cuántica” con su máquina Sycamore, realizando un cálculo en 200 segundos que habría llevado a una supercomputadora convencional 10 000 años.
Pero quizás la mayor contribución de Google será en software, una actividad donde tiene un historial mucho mejor que en hardware (búsqueda, G Suite, Android, etc.). Google Quantum AI ya pone a disposición un conjunto de software diseñado para ayudar a los científicos a desarrollar algoritmos cuánticos.
Google también es un patrocinador activo de empresas de fotónica como Lightmatter.
Google probablemente será una de las empresas que establezcan los estándares del software y la programación cuántica, dando un lugar privilegiado para dirigir la evolución futura del campo. Su poderosa red y actividad de capital de riesgo también probablemente le otorguen un lugar en cualquier otra forma de computación no basada en silicio.
4. Intel
(INTL )
Intel es un importante productor de chips y parece estar orientado a aprovechar esta fortaleza en el ámbito de la computación cuántica.
Recientemente lanzó “Tunnel Falls”, el “chip de qubit de spin de silicio más avanzado”. Lo notable es que no es un prototipo sino un chip construido a escala, con una tasa de rendimiento del 95 % en toda la oblea y uniformidad de voltaje. Esto abre el camino a la producción masiva de chips de computación cuántica, algo que por ahora es esquivo en una industria naciente y de rápido cambio.
Fuente: Intel
Fiel a sus raíces, Intel también está desarrollando el software para utilizar sus chips, con el lanzamiento del Intel Quantum SDK. Esto proporciona la guía para que los programadores desarrollen software de computación cuántica compatible con el diseño del chip cuántico de Intel, que históricamente ha sido una fortaleza y un foso comercial muy rentable para el negocio convencional de chips de Intel.
Fuente: Intel
La llegada de la fabricación escalable de chips cuánticos podría ser tan revolucionaria para la industria como cualquier otro avance científico técnico, reduciendo costos y estableciendo estándares comunes de programación y arquitecturas de chips.
Al final de 2023, Intel decidió desinvertir su negocio de fotónica a Jabil (JBL).
En general, Intel está avanzando en computación cuántica y parece tener una estrategia clara para centrarse en este tema por encima de la fotónica y otras alternativas.
5. Nvidia
(NVDA )
El principal fabricante de tarjetas gráficas y, más recientemente, de equipos de minería de criptomonedas y chips de IA, ha evolucionado de un fabricante de componentes de PC a uno de los gigantes tecnológicos globales.
Nvidia también está activo en el espacio de la computación cuántica, con su NVIDIA DGX Quantum que combina chips normales y computación cuántica usando la recién abierta plataforma de software CUDA quantum.
Fuente: Nvidia
Para reforzar su liderazgo en IA, Nvidia también ha lanzado su QuantumX-800 para redes optimizadas para IA en centros de datos.
En cuanto a fotónica, Nvidia ha forjado una asociación con TSMC y Broadcom. Buscará crear un módulo único mediante óptica co‑empaquetada (CPO) que integre chips de silicio clásicos y fotónica.
En general, el éxito de Nvidia está estrechamente ligado al actual auge de la IA, y la computación cuántica y la fotónica ocupan el segundo plano. Sin embargo, se beneficiará del crecimiento de estos sectores y parece estar decidido a mantenerse en la carrera.
6. Quantinuum / Honeywell
(HON )
Quantinuum es el resultado de la fusión de Honeywell Quantum Solutions y Cambridge Quantum (y, como se mencionó, socio de la computación cuántica en la nube de Microsoft).
Quantinuum parece, por ahora, centrarse en segmentos menos explorados por otros sistemas de computación cuántica, particularmente análisis financieros y de cadena de suministro, a través de su motor Quantum Monte Carlo Integration (QMCI), lanzado en septiembre de 2023.
QMCI se aplica a problemas que no tienen solución analítica, como la valoración de derivados financieros o la simulación de resultados de experimentos de física de partículas de alta energía, y promete avances computacionales en negocios, energía, logística de cadena de suministro y otros sectores.
Al igual que Microsoft, la computación cuántica no es la parte central del negocio de Honeywell, que está más centrado en productos aeroespaciales, de automatización y químicos y materiales especializados.
Sin embargo, considerando que cada uno de estos segmentos empresariales podría beneficiarse de la computación cuántica, no es difícil ver el caso de negocio para que Honeywell se involucre.
Esto convierte a Honeywell tanto en un proveedor de servicios de computación cuántica como en una de las empresas que podrían beneficiarse de la aplicación de ordenadores cuánticos a casos de negocio reales, algo que la integración de Quantinuum en el grupo debería fomentar a un ritmo más rápido que sus competidores industriales.
7. Synopsys
(SNPS )
Cualquier sistema fotónico tendrá que integrarse lo más perfectamente posible con los sistemas de silicio, al menos inicialmente. Synopsys puede ayudar con esto.
La empresa es especialista en diseño y verificación de silicio, lo que significa que su software se usa para diseñar nuevos chips, incluidos chips ultra‑avanzados de 5 nm y menores.
La compañía también ofrece software para fotónica descrito como “el único flujo de diseño sin fisuras de la industria para dispositivos fotónicos, sistemas y circuitos integrados”. Esto permite manejar el diseño y la simulación de nuevos dispositivos fotónicos.
Fuente: Synopsis
La empresa también ha desarrollado una empresa conjunta con Juniper Network para crear OpenLight, una compañía de fotónica que utiliza fosfuro de indio.
8. Juniper Network
(JNPR )
Juniper afirma ofrecer la solución inalámbrica nativa de nube #1 y la única red WiFi impulsada por IA. Esto lo coloca directamente en competencia con gigantes más antiguos y establecidos como Cisco. La tecnología de Juniper, Juniper Mist, se afirma que es más escalable, flexible y mejor en detección de anomalías que la oferta equivalente de Cisco.
Las soluciones de la compañía dependen en gran medida de la IA, con su motor de IA “Marvis” usado en todos los niveles de la red, desde el usuario hasta el centro de datos.
Fuente: Juniper
En cuanto a seguridad, Juniper también muestra resultados sobresalientes en firewalls, defensa contra amenazas y defensa contra exploits, superando a la mayoría de los proveedores como Fortinet, Palo Alto, Zscaler, etc.
Juniper también ofrece Circuitos Fotónicos Integrados (PIC), que actualmente se usan mayormente para transmisión de datos y sensores. Se espera que sean una parte integral de los futuros ordenadores basados en fotónica.
Fuente: Synopsis
9. Rigetti Computing, Inc.
(RGTI )
Rigetti es una empresa de computación cuántica, “poseedora de IP crítica para nuestro procesador multichip revolucionario y el enfoque híbrido cuántico‑clásico que se ha convertido en la arquitectura predominante de la computación cuántica”.
La compañía está integrando todos los pasos necesarios para la computación cuántica, desde el diseño y fabricación del chip hasta la entrega en la nube de la potencia de cómputo.
Fuente: Rigetti
La empresa se centra menos en añadir la mayor cantidad posible de qubits (como hacen gigantes como Intel) y más en perfeccionar su producto existente y lograr un nivel muy alto de fidelidad y velocidad, convirtiéndolo en un producto comercial más fiable.
Su última iteración, el Ankaa‑3 de 84 qubits, se espera que se revele en la segunda mitad de 2024. Basado en el concepto Ankaa, la compañía apunta a un sistema de más de 336 qubits a largo plazo.
Fuente: Rigetti
En diciembre de 2023, Rigetti inició la venta del sistema de 9 qubits Novera, una “mini computadora cuántica” que se vende por “solo” $900 000 y con entrega de 4‑6 semanas.
Los primeros clientes incluyeron el Centro SQMS de Fermilab, el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea y Horizon Quantum Computing.
La compañía anunció en la primavera de 2024 que se uniría al Índice Russell 3000.
10. IPG Photonics
(RGTI )
IPG es un fabricante de láseres que produce prácticamente todo tipo de láseres, incluidos fibra, diodo, UV y láseres UV profundos. Con 6 200 empleados, envía más de 42 000 dispositivos láser al año.
Su especialidad son los láseres de fibra, con altos niveles de precisión y la capacidad de generar pulsos láser tan cortos como un femtosegundo (una cuatrillonésima de segundo).
Los láseres IPG se utilizan actualmente para:
- Aplicaciones científicas avanzadas (espectroscopía, microscopía, interferometría, atrapado óptico, etc.)
- Fabricación de baterías y motores eléctricos para vehículos eléctricos
- Procesamiento de materiales, especialmente corte de metales, tallado, limpieza e impresión 3D con láser.
- Microprocesamiento láser, donde los láseres se usan para crear estructuras ultra‑pequeñas.
Si bien los avances en chips fotónicos serán necesarios para crear ordenadores totalmente basados en fotónica, ya sabemos que integrarán mucho de un componente específico y ya común: los láseres.
La luz para la computación fotónica necesita basarse en una luz muy estable emitida por el láser. Por lo tanto, los líderes de la industria láser, como IPG, se beneficiarían de un auge en la demanda de láseres por parte de la industria de semiconductores que está cambiando progresivamente a la fotónica.
Y en ese segmento naciente, los impulsos láser ultra‑cortos pueden convertirse en potencia de cómputo ultra‑rápida.
