Por lo que he leído, el problema con los semiconductores/electrónicos modernos parece ser el túnel cuántico y el calor. La raíz de estos problemas es el tamaño de los dispositivos. Los electrones se están escapando y las corrientes están causando que los materiales activos se derritan.
¿Hasta dónde hemos llegado en este sentido? ¿Podemos hacer nuestros dispositivos aún más pequeños? ¿Qué se está haciendo para mantener los avances en el poder de cómputo? ¿Cuál es la investigación principal, particularmente en mecánica cuántica y en física del estado sólido, que se está realizando para calcular más rápido usando menos energía y espacio?
La solución principal es renunciar por completo al silicio, ya que es muy ineficiente en comparación con algunos de los semiconductores compuestos (como el GaAs). Sin embargo, GaAs eventualmente alcanzará las mismas limitaciones. En cualquier caso, realmente no se puede hacer un transistor a partir de medio átomo, por lo tanto, existen algunos límites físicos en cuanto a qué tan pequeño se puede hacer un transistor y estamos muy cerca de eso. Por lo tanto, el enfoque actual está en el uso económico y generalizado de semiconductores compuestos.
Bueno, parece que Intel a menudo puede encontrar algún material para acercarse al límite físico. Pero no se puede alcanzar el límite, su transistor necesita al menos 1 átomo.
Otro límite está en la frecuencia del reloj, que se debe esencialmente a la propiedad intrínseca del material (movilidad o velocidad de los electrones). El grafeno puede tener una buena oportunidad por su ultra alta movilidad.
Una solución práctica debería ser la computación paralela, ya que la CPU de nuestras PC tiene cada vez más núcleos físicos. La computación GPU es otra salida.
En cuanto a las computadoras cuánticas, es muy difícil decirlo ya que hay muchos obstáculos teóricos y técnicos.