Al obligar a la luz a atravesar un espacio más pequeño que nunca, los investigadores han allanado el camino para las computadoras basadas en la luz en lugar de la electrónica.

La luz es deseable para su uso en informática porque puede transportar una mayor densidad de información y es mucho más rápida y eficiente que la electrónica convencional. Sin embargo, la luz no interactúa fácilmente consigo misma, por lo que, si bien se puede utilizar para mover información rápidamente, no es muy bueno procesando información.

Por ejemplo, la luz se utiliza actualmente para transferir información a largas distancias, como en cables transatlánticos y fibra óptica, que ofrecen Internet rápido. Sin embargo, una vez que la información llega a su computadora, se necesitan componentes electrónicos para convertirlo y procesarlo.

Para utilizar la luz para procesar en microchips, Es necesario superar varios obstáculos importantes. Por ejemplo, se puede hacer que la luz interactúe utilizando materiales particulares, pero solo en distancias relativamente largas. Ahora, sin embargo, un equipo del Imperial College de Londres ha dado un importante paso adelante al reducir en 10 la distancia sobre la que la luz puede interactuar, 000 veces.

Esto significa que lo que antes hubiera requerido centímetros para lograrlo ahora se puede realizar en la escala micrométrica (una millonésima parte de un metro), llevar el procesamiento óptico a la gama de transistores eléctricos, que actualmente alimentan las computadoras personales. Los resultados se publican hoy en la revista Ciencias .

Dr. Michael Nielsen, del Departamento de Física de Imperial, dijo:"Esta investigación ha marcado una de las casillas necesarias para la computación óptica.

"Debido a que la luz no interactúa fácilmente consigo misma, la información enviada mediante luz debe convertirse en una señal electrónica, y luego de vuelta a la luz. Nuestra tecnología permite que el procesamiento se realice puramente con luz ".

Normalmente, cuando dos haces de luz se cruzan, los fotones individuales no interactúan ni se alteran entre sí, como hacen dos electrones cuando se encuentran. Los materiales ópticos no lineales especiales pueden hacer que los fotones interactúen, pero el efecto suele ser muy débil. Esto significa que se necesita un tramo largo del material para acumular gradualmente el efecto y hacerlo útil.

Sin embargo, exprimiendo la luz en un canal de solo 25 nanómetros (25 mil millonésimas de metro) de ancho, el equipo imperial aumentó su intensidad. Esto permitió que los fotones interactuaran con más fuerza en una distancia corta, cambiando la propiedad de la luz que emergió del otro extremo del canal de un micrómetro de largo.

Controlar la luz a una escala tan pequeña es un paso importante en la construcción de computadoras que usan luz en lugar de electrónica. La informática electrónica está al límite de la eficiencia; si bien es posible hacer un procesador electrónico más rápido, el costo de energía de mover los datos de la memoria alrededor de la computadora más rápido es demasiado alto.

Para hacer que las computadoras sean más potentes, en cambio, los procesadores se hacen más pequeños, para que puedan caber más en el mismo espacio, sin aumentar la velocidad de procesamiento. El procesamiento óptico puede generar poco o ningún calor, lo que significa que el uso de la luz puede hacer que las computadoras sean mucho más rápidas y eficientes.

El equipo logró el efecto utilizando un canal de metal para enfocar la luz dentro de un polímero previamente investigado para su uso en paneles solares. Los metales son más eficientes para enfocar la luz que los materiales transparentes tradicionales, y también se utilizan para dirigir señales eléctricas.

Por lo tanto, la nueva tecnología no solo es más eficiente, pero se puede integrar con la electrónica actual.

Dr. Rupert Oulton, del Departamento de Física de Imperial dijo:"El uso de la luz para transferir información se ha acercado a nuestros hogares. Se utilizó por primera vez en cables transatlánticos, donde la capacidad era más crucial, pero ahora la banda ancha de fibra óptica se está instalando en más y más calles del Reino Unido. A medida que aumenta nuestro hambre de más datos, la óptica deberá entrar en el hogar, y eventualmente dentro de nuestras computadoras ".

Además de proporcionar un paso importante hacia la computación óptica, El logro del equipo resuelve potencialmente un problema de larga data en la óptica no lineal. Dado que los haces de luz que interactúan con diferentes colores pasan a través de un material óptico no lineal a diferentes velocidades, pueden "desfasarse" y se puede perder el efecto deseado.

En el nuevo dispositivo, porque la luz recorre una distancia tan corta, no tiene tiempo de desfasarse. Esto elimina el problema, y permite que los dispositivos ópticos no lineales sean más versátiles en el tipo de procesamiento óptico que se puede lograr.

Barra lateral:¿Qué es la óptica no lineal?

El proceso mediante el cual se hace que los fotones interactúen se llama óptica no lineal. Las tecnologías que lo usan son bastante comunes; un ejemplo simple es un puntero láser verde. Es difícil hacer un láser verde directamente, por lo que se utilizan cristales ópticos no lineales para convertir la luz infrarroja en verde.

Luz infrarroja invisible de un diodo láser semiconductor, alimentado por baterías, pasa a través de un cristal que permite que los fotones interactúen entre sí. Aquí, dos fotones infrarrojos (invisibles) se unen para formar un solo fotón con el doble de energía, correspondiente a la luz verde.