El primer procesador fotónico que usa polarización es 300 veces más rápido que las CPUs actuales

Investigadores de la Universidad de Oxford han desarrollado el primer procesador fotónico que utiliza la polarización de la luz para maximizar la densidad de almacenamiento de información y el rendimiento informático.

La fotónica tienen grandes ventajas sobre la electrónica. Y es que la luz es más rápida y funcional en grandes anchos de banda. Hay en marcha múltiples proyectos de investigación para usar las propiedades de la fotónica en computación informática, como ya se aprovechan en otros campos como telecomunicaciones y redes informáticas.

Procesador fotónico con polarización

Para entender esta investigación que ha sido publicada en Science Advances, hay que decir que la luz tiene una propiedad interesante y explotable para computación. Las diferentes longitudes de onda de la luz no interactúan entre sí y ello es aprovechado, por ejemplo, en fibra óptica para comunicaciones. Tampoco interactúan entre sí las diferentes polarizaciones de la luz. Cada una de ellas se puede utilizar como un canal de información independiente, lo que permite almacenar información en múltiples canales. 

Usando este concepto, los investigadores han desarrollado el primer procesador fotónico que utiliza polarizaciones de luz. Para ello, han desarrollado un nanocable HAD (dieléctrico activo hibridado), utilizando un material que muestra propiedades de material conmutable tras la iluminación de pulsos ópticos. Cada nanocable responde a respuestas selectivas a una dirección de polarización específica, por lo que la información se puede procesar simultáneamente utilizando múltiples polarizaciones en diferentes direcciones.

El desarrollo mejora la densidad en varios órdenes en comparación con la de los chips electrónicos convencionales. Las velocidades informáticas son más rápidas porque estos nanocables están modulados por pulsos ópticos que trabajan en nanosegundos. El nuevo chip promete ser más de 300 veces más rápido y denso que los chips actuales.

«Esto es solo el comienzo de lo que nos gustaría ver en el futuro, que es la explotación de todos los grados de libertad que ofrece la luz, incluida la polarización para paralelizar dramáticamente el procesamiento de la información», explican los investigadores. El proyecto está en fase preliminar y necesitará todavía años de desarrollo, pero está despertando interés.

Electrónica, fotónica y nuevos materiales

Hay que decir que la «Ley de Moore» que definió la estrategia de negocios en la industria de semiconductores, permitió la aparición del microprocesador y más tarde del ordenador personal, fue la clave para ir aumentando la densidad y con ello el número de transistores y en definitiva el rendimiento.

Hoy está finiquitada porque los materiales (silicio) y las técnicas actuales no dan para más. Y se necesita para seguir aumentando el rendimiento y también manejar funciones como la inteligencia artificial y el aprendizaje automático que requieren un hardware especializado y más avanzado que el actual.

Y si no podemos aumentar el número de transistores al ritmo necesario, ¿cómo empaquetar más funcionalidades en cada uno de ellos?. Proyectos como este procesador fotónico, que aprovecha la característica de polarización de la luz, pueden ser la respuesta.