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El dispositivo abre la puerta a una computación óptica más rápida y eficiente, clave para la IA del futuro, los centros de datos y las tecnologías cuánticas, entre otras aplicaciones. Entre las principales aplicaciones de este chip también se encuentran las comunicaciones 6G, el internet de las cosas o la medicina avanzada. Este chip permite superar uno de los grandes obstáculos de la fotónica integrada programable: el consumo energético y el calor generado al escalar los circuitos
El Photonic Research Labde la Universidad Politécnica de Valencia (UPV) ha liderado el desarrollo de un chip fotónico reprogramable capaz de funcionar a gran velocidad sin consumo eléctrico continuo. El dispositivo, basado en silicio y titanato de bario, se adelanta a lo que requerirá el mercado en los próximos tres o cuatro años y abre la puerta a una computación óptica más rápida y eficiente.
“El chip incorpora un sintonizador de alta velocidad que, además puede ser no volátil, es decir, no necesita tener una alimentación constante. Y esto es lo que permite que el consumo de energía se reduzca exponencialmente respecto a los circuitos actuales”, destaca José Capmany, director del PRL-UPV e investigador principal del proyecto, que ha sido publicado en la revista Nature Photonics.
Además, alcanza tiempos de conmutación del orden de 80 nanosegundos, muy inferiores a las de los sistemas termoópticos tradicionales. “De esta forma, en velocidad de sintonización mejora más de dos órdenes de magnitud la tecnología actual, lo que permite su empleo en aplicaciones que requieren muy altas velocidades de cambio, como por ejemplo en la provisión de rutas de interconexión alternativas en centros de datos en casos de fallo”, añade Cristina Catalá, primera firmante del artículo que es actualmente investigadora postdoctoral en la Universidad de Twente.
Entre las principales aplicaciones de este nuevo chip destacan las comunicaciones 6G, centros de datos, inteligencia artificial, internet de las cosas, sensores, medicina avanzada, computación fotónica y tecnologías cuánticas. En todos estos campos, según explican desde el PRL de la UPV, la necesidad de procesar más información con menor consumo energético es cada vez mayor.
El dispositivo funciona como una especie de “microprocesador de luz”: puede reconfigurarse para realizar distintas tareas, pero en lugar de procesar señales eléctricas, trabaja con señales ópticas. La clave del desarrollo está en el uso de la plataforma híbrida de silicio y titanato de bario, un material ferroeléctrico capaz de conservar su estado una vez programado.
“A diferencia de los sistemas fotónicos convencionales, que necesitan energía de forma continua para mantener una configuración, este chip puede “recordar” el circuito programado sin alimentación eléctrica permanente”, explica Daniel Pérez, CTO de iPronics, empresa spinoff de la UPV que también ha participado en el estudio. Es esta característica la que permite superar uno de los grandes obstáculos de la fotónica integrada programable: el consumo energético y el calor generado al escalar los circuitos.
“En las tecnologías actuales, basadas en efectos termoópticos, cada elemento programable requiere energía constante, lo que dificulta el diseño de chips con miles de componentes. El nuevo dispositivo reduce ese consumo estático a niveles prácticamente nulos. Frente a los chips electrónicos convencionales, nuestro sistema permite manipular información mediante luz, reduciendo pérdidas y abriendo nuevas posibilidades para las futuras arquitecturas de computación”, concluye José Rausell, integrante del equipo del PRL.
Junto al equipo del PRL, en su desarrollo han participado también investigadores e investigadoras de la empresa iPronics Programmable Photonics S.L. -surgida de los laboratorios del iTEAM-UPV; la empresa suiza Lumiphase AG y la francesa CEA Leti - uno de los principales fabricantes de chips fotónicos de silicio en Europa; y la University of West Attica, de Grecia.
El desarrollo de este nuevo chip es uno de los resultados además de NEoteRIC, el primer proyecto europeo que ha aplicado la fotónica (que trabaja con ondas de luz) programable en aplicaciones biomédicas, una "tecnología disruptiva que promete revolucionar muchos ámbitos, entre ellos, el diagnóstico médico”. También forma parte de los proyectos ERC Advanced Grant ANBIT y ERC Staring Grant LS-PHOTONICS, que abordan la aplicación de la fotónica programable a la computación y el escalado de circuitos fotónicos programables respectivamente.
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