Los artífices de esta investigación, Birgit Stiller (izquierda) y Moritz Merklein. Credit: Louise Connor/University of Sydney
Un equipo de científicos ha conseguido por primera vez almacenar información basada en la luz como si fuera una onda sonora en un chip informático, toda una proeza tecnológica que sus artífices comparan a la captura del sonido que resulta de un rayo, es decir, el trueno.
Esta conversión es absolutamente esencial si queremos pasar un día de los ordenadores electrónicos actuales a ordenadores que funcionen a base de la luz, lo que supondría desplazar la información a la velocidad de la luz.
La investigación, publicada en Nature communications, constituye todo un avance en el dominio de los circuitos fotónicos integrados. Estos circuitos equivalen a los electrónicos, sólo que la transmisión y procesado de la información se hace en el dominio óptico, a través de la luz láser.
Los ordenadores a base de la luz, también llamados ordenadores fotónicos, tienen la capacidad potencial de funcionar 20 veces más rápido que los ordenadores actuales, además de que no producen calor y no consumen la energía de los dispositivos actuales.
Esto se debe a que los ordenadores fotónicos tratan la información en forma de fotones, en vez de electrones, si bien esta transición tecnológica está todavía lejos de convertirse en realidad.
Tal como explica Sciencealert, en la actualidad ya se envía información mediante fotones a través de la fibra óptica, pero con una particularidad: como la luz va demasiado deprisa para ser capturada por microchips capaces de leerla, las informaciones que en la actualidad viajan en fotones a través de los cables de fibra óptica necesitan convertirse en electrones lentos para ser procesadas.
Convertir la luz en sonido
La alternativa que mejora esta solución es disminuir la velocidad de la luz convirtiéndola en sonido, que es lo que han conseguido los autores de investigación, de la Universidad de Sídney, en Australia.
“La información en nuestro chip, en forma acústica, se desplaza a una velocidad alrededor de cinco veces más lenta que en el dominio óptico, algo así como la diferencia entre el trueno y el rayo”, explica el autor principal de esta investigación, Birgit Stiller, en un comunicado.
Esto significa que los ordenadores podrían poseer las ventajas de la información transportada por la luz: mayor velocidad, sin recalentamientos ni interferencias por radiación electromagnética. Además, serían capaces de disminuir la velocidad de la transmisión de datos de forma eficaz, con la finalidad de que los chips informáticos puedan utilizarlos, según los investigadores.
El equipo ha conseguido esta proeza tecnológica desarrollando un sistema de memoria que es capaz de transferir las informaciones de la luz a las ondas sonoras de manera precisa, en un microchip fotónico, el tipo de chip que será utilizado en los futuros ordenadores fotónicos.
Esta conversión es absolutamente esencial si queremos pasar un día de los ordenadores electrónicos actuales a ordenadores que funcionen a base de la luz, lo que supondría desplazar la información a la velocidad de la luz.
La investigación, publicada en Nature communications, constituye todo un avance en el dominio de los circuitos fotónicos integrados. Estos circuitos equivalen a los electrónicos, sólo que la transmisión y procesado de la información se hace en el dominio óptico, a través de la luz láser.
Los ordenadores a base de la luz, también llamados ordenadores fotónicos, tienen la capacidad potencial de funcionar 20 veces más rápido que los ordenadores actuales, además de que no producen calor y no consumen la energía de los dispositivos actuales.
Esto se debe a que los ordenadores fotónicos tratan la información en forma de fotones, en vez de electrones, si bien esta transición tecnológica está todavía lejos de convertirse en realidad.
Tal como explica Sciencealert, en la actualidad ya se envía información mediante fotones a través de la fibra óptica, pero con una particularidad: como la luz va demasiado deprisa para ser capturada por microchips capaces de leerla, las informaciones que en la actualidad viajan en fotones a través de los cables de fibra óptica necesitan convertirse en electrones lentos para ser procesadas.
Convertir la luz en sonido
La alternativa que mejora esta solución es disminuir la velocidad de la luz convirtiéndola en sonido, que es lo que han conseguido los autores de investigación, de la Universidad de Sídney, en Australia.
“La información en nuestro chip, en forma acústica, se desplaza a una velocidad alrededor de cinco veces más lenta que en el dominio óptico, algo así como la diferencia entre el trueno y el rayo”, explica el autor principal de esta investigación, Birgit Stiller, en un comunicado.
Esto significa que los ordenadores podrían poseer las ventajas de la información transportada por la luz: mayor velocidad, sin recalentamientos ni interferencias por radiación electromagnética. Además, serían capaces de disminuir la velocidad de la transmisión de datos de forma eficaz, con la finalidad de que los chips informáticos puedan utilizarlos, según los investigadores.
El equipo ha conseguido esta proeza tecnológica desarrollando un sistema de memoria que es capaz de transferir las informaciones de la luz a las ondas sonoras de manera precisa, en un microchip fotónico, el tipo de chip que será utilizado en los futuros ordenadores fotónicos.
Cómo funciona
El proceso es el siguiente: en primer lugar, la información fotónica entra en el chip en forma de pulso luminoso, donde interactúa con otro pulso luminoso llamado de “escritura”, produciendo una onda acústica que almacena los datos.
A continuación, otro pulso de luz llamado de “lectura” accede a estos datos sonoros y los transmite de nuevo a través de la luz. Aunque la luz, antes de ser tratada, pasa por el chip a una velocidad de entre 2 y 3 nanosegundos, una vez almacenada en forma de onda sonora, las informaciones pueden permanecer en el chip hasta 10 nanosegundos, tiempo suficiente para que los datos puedan ser recuperados y tratados.
El resultado tiene dos efectos importantes: no sólo permite transformar la luz en ondas sonoras y ralentizar la velocidad de la luz, sino que también permite la recuperación de los datos almacenados en fotones de manera precisa y útil para las telecomunicaciones. Además, a diferencia de intentos anteriores, el sistema funciona en un amplio ancho de banda.
El proceso es el siguiente: en primer lugar, la información fotónica entra en el chip en forma de pulso luminoso, donde interactúa con otro pulso luminoso llamado de “escritura”, produciendo una onda acústica que almacena los datos.
A continuación, otro pulso de luz llamado de “lectura” accede a estos datos sonoros y los transmite de nuevo a través de la luz. Aunque la luz, antes de ser tratada, pasa por el chip a una velocidad de entre 2 y 3 nanosegundos, una vez almacenada en forma de onda sonora, las informaciones pueden permanecer en el chip hasta 10 nanosegundos, tiempo suficiente para que los datos puedan ser recuperados y tratados.
El resultado tiene dos efectos importantes: no sólo permite transformar la luz en ondas sonoras y ralentizar la velocidad de la luz, sino que también permite la recuperación de los datos almacenados en fotones de manera precisa y útil para las telecomunicaciones. Además, a diferencia de intentos anteriores, el sistema funciona en un amplio ancho de banda.
Referencia
A chip-integrated coherent photonic-phononic memory. Nature Communications 8, Article number: 574 (2017). doi:10.1038/s41467-017-00717-y
A chip-integrated coherent photonic-phononic memory. Nature Communications 8, Article number: 574 (2017). doi:10.1038/s41467-017-00717-y