La luz se está convirtiendo en el vehículo líder para el procesamiento de información en computadoras y telecomunicaciones a medida que aumenta nuestra necesidad de eficiencia energética y ancho de banda.

Ya es el estándar de oro para la comunicación intercontinental a través de fibra óptica, los fotones están reemplazando a los electrones como los principales portadores de información a través de las redes ópticas y en el corazón mismo de las computadoras.

Sin embargo, Sigue habiendo barreras de ingeniería sustanciales para completar esta transformación. Los circuitos de silicio estándar de la industria que admiten la luz son más de un orden de magnitud más grandes que los transistores electrónicos modernos. Una solución es 'comprimir' la luz utilizando guías de ondas metálicas; sin embargo, esto no solo requeriría una nueva infraestructura de fabricación, pero también la forma en que la luz interactúa con los metales en los chips significa que la información fotónica se pierde fácilmente.

Ahora, científicos de Australia y Alemania han desarrollado un método modular para diseñar dispositivos a nanoescala que ayuden a superar estos problemas. combinando lo mejor del diseño de chip tradicional con arquitectura fotónica en una estructura híbrida. Su investigación se publica hoy en Comunicaciones de la naturaleza .

"Hemos construido un puente entre los sistemas fotónicos de silicio estándar de la industria y las guías de ondas de metal que se pueden hacer 100 veces más pequeñas sin perder eficiencia, ", dijo el autor principal, el Dr. Alessandro Tuniz, del Nano Institute y la Facultad de Física de la Universidad de Sydney.

Este enfoque híbrido permite la manipulación de la luz a nanoescala, medido en mil millonésimas de metro. Los científicos han demostrado que pueden lograr una manipulación de datos 100 veces menor que la longitud de onda de la luz que transporta la información.

"Este tipo de eficiencia y miniaturización será esencial para transformar el procesamiento informático para que se base en la luz. También será muy útil en el desarrollo de sistemas de información ópticos cuánticos". una plataforma prometedora para las futuras computadoras cuánticas, "dijo el profesor asociado Stefano Palomba, coautor de la Universidad de Sydney y líder en nanofotónica en Sydney Nano.

"Con el tiempo, esperamos que la información fotónica migre a la CPU, el corazón de cualquier computadora moderna. IBM ya ha trazado una visión de este tipo ".

Los dispositivos en chip a escala nanométrica que utilizan metales (conocidos como dispositivos "plasmónicos") permiten una funcionalidad que ningún dispositivo fotónico convencional permite. Más destacado, Comprimen la luz de manera eficiente hasta unas mil millonésimas de metro y, por lo tanto, logran una mejora enorme, libre de interferencias interacciones luz-materia.

"Además de revolucionar el procesamiento general, esto es muy útil para procesos científicos especializados como la nanoespectroscopia, detectores de nanoescala y sensores de escala atómica, ", dijo el Dr. Tuniz también del Instituto de Fotónica y Ciencias Ópticas de Sydney.

Sin embargo, su funcionalidad universal se vio obstaculizada por la dependencia de diseños ad hoc.

"Hemos demostrado que se pueden unir dos diseños separados para mejorar un chip común y corriente que antes no hacía nada especial, "Dijo el Dr. Tuniz.

Este enfoque modular permite una rápida rotación de la polarización de la luz en el chip y, por esa rotacion, Permite nanoenfocar rápidamente hasta unas 100 veces menos que la longitud de onda.

El profesor Martijn de Sterke es director del Instituto de Fotónica y Ciencias Ópticas de la Universidad de Sydney. Dijo:"Es probable que el futuro del procesamiento de la información involucre fotones que utilicen metales que nos permitan comprimir la luz a nanoescala e integrar estos diseños en la fotónica de silicio convencional".