Un nuevo chip fotónico programable que controla la velocidad de la luz en computación

Investigadores de la Universidad Nacional de Seúl y la Universidad de Seúl desarrollaron un innovador circuito integrado fotónico programable que permite ralentizar la luz a demanda. Este avance podría transformar la forma en que se procesan los datos en computadoras ópticas, ofreciendo una solución a las limitaciones de velocidad y consumo energético de los semiconductores electrónicos tradicionales.

El equipo, liderado por los profesores Namkyoo Park y Sunkyu Yu de la Universidad Nacional de Seúl, junto con el profesor Xianji Piao de la Universidad de Seúl, abordó un problema crítico en la computación óptica: la dificultad de retrasar las señales ópticas, que se mueven a una velocidad fija. Esto es esencial para crear funciones de memoria y almacenamiento en computadoras ópticas.

La creciente demanda de procesamiento por parte de modelos de inteligencia artificial (IA) ha intensificado el interés por la computación óptica, que utiliza luz en lugar de señales eléctricas para transmitir información. Esta tecnología podría permitir el movimiento de datos a velocidades extremadamente altas y con menor consumo energético.

Sin embargo, el desafío radica en la necesidad de controlar la velocidad y la forma de las señales ópticas. Para ello, el equipo diseñó un circuito fotónico programable que ofrece más flexibilidad que los métodos tradicionales de "luz lenta". La investigación se publicó en la prestigiosa revista Advanced Science.

El circuito utiliza un fenómeno llamado transparencia inducida por resonadores acoplados (CRIT), que permite que la luz dentro de un rango de frecuencia específico pase a través del dispositivo mientras se reduce su velocidad. Este método es crucial para asegurar que diferentes señales ópticas lleguen a su destino al mismo tiempo, lo que es vital en sistemas de comunicación óptica.

A diferencia de los dispositivos CRIT tradicionales, que tienen características fijas una vez fabricados, el nuevo diseño permite ajustar la configuración del circuito para diferentes propósitos. Esto representa un avance significativo en la flexibilidad del hardware de comunicación óptica y podría facilitar el desarrollo de sistemas de computación óptica más prácticos.

El equipo demostró que podían controlar el retraso, el ancho de banda y la forma de las señales ópticas a través de simulaciones numéricas, lo que sugiere que este chip podría ser práctico para su uso en condiciones reales. La investigación sugiere que un solo chip programable podría realizar múltiples funciones que actualmente requieren dispositivos separados, lo que podría reducir costos y complejidad en centros de datos y servidores de IA.

El profesor Namkyoo Park destacó la importancia de este avance, afirmando que "proponer un nuevo principio de diseño que permita reconfigurar el flujo de luz en circuitos fotónicos integrados es un gran paso hacia adelante en la flexibilidad del diseño". Los investigadores planean expandir esta tecnología hacia circuitos fotónicos integrados programables de gran escala, utilizando tecnologías de fotónica en silicio y fotónica de IA.