Los ordenadores siempre se basaron en la electricidad para su funcionamiento. Si bien los primeros contaban con más componentes mecánicos que electrónicos, pronto la electricidad empezó a formar parte de la historia de la computación. Sin embargo, el futuro parece que va rumbo a otra tecnología: la computación óptica.
La electricidad alimenta a los ordenadores y permite que funcionen, ya que transmite información y datos entre componentes, a través de circuitos, cables y demás elementos conductores. Una rama de la computación busca una alternativa: sustituir la electricidad por la luz. El objetivo es reducir la dependencia de la electricidad, que podría ser un bien escaso en los próximos años. La computación óptica promete un futuro con máquinas que apenas consuman electricidad y que ofrezcan una capacidad de procesamiento mayor.
Muchos hablan de la computación cuántica, pero pocos lo hacen con respecto a la computación óptica. Principalmente porque está en una fase beta o embrionaria. Hasta ahora existen más promesas que hechos y más especulación, pero toda nueva tecnología empezó así. No hay razones para no pensar que vamos rumbo a esa tecnología en la computación.
¿Qué propone la computación óptica?
Electrones contra fotones
La computación tradicional, utilizada a diario, se basa en el uso de electrones para transmitir datos, órdenes o información entre los componentes del ordenador. En cambio, la computación óptica apuesta por usar la luz, es decir, por los fotones como transmisores de información. Para entender esto, la electricidad recorre un cable de cobre a velocidades de un milímetro por segundo. La luz, en cambio, viaja a casi 300.000 kilómetros por segundo. Esto le daría mayor eficiencia y capacidad de procesamiento a los ordenadores que utilicen esta tecnología.
La computación óptica y la ley de Moore
La computación óptica, al igual que la computación cuántica, ofrecen alternativas a la tecnología actual, regida por los transistores. Los microprocesadores actuales, tanto los de tipo CPU como los GPU gráficos, emplean transistores, que son los encargados de procesar la electricidad que les llega y que transmite el código binario.
Los transistores surgieron en los laboratorios Bell a finales de 1947. Desde entonces redujeron su tamaño hasta alcanzar los nanómetros. El objetivo era colocar en un procesador el máximo de transistores ocupando el menor espacio posible. La miniaturización para obtener más capacidad de procesamiento en un elemento cada vez más pequeño. De este proceso de reducción del tamaño de los transistores surge la conocida como Ley de Moore. Formulada en 1965 por Gordon Moore, cofundador de Intel, quién afirmaba que el número de transistores de un microprocesador se duplicaría cada dos años: más potencia con la misma electricidad. Esta ley quedó claramente en desuso.
La computación óptica ya está entre nosotros
La tecnología óptica ya existe. Como ejemplo, podemos apreciar los kilómetros y kilómetros de cables de fibra óptica que hay esparcidos por todo el mundo. Las comunicaciones actuales se basan en gran parte en esta tecnología, con permiso de los satélites. También el almacenamiento de datos le debe mucho a la óptica, en forma de discos ópticos (del CD al Blu-Ray, pasando por el DVD y otras variantes menos populares). Lo que falta, entonces, es solamente el procesamiento de la información.
Sin embargo, existen ciertas limitaciones para hacer esto posible. Por ahora, los materiales empleados para conducir la luz se deforman con mayor frecuencia. Además, la energía necesaria para conducir la luz mediante láseres de alta potencia, hacen que el resultado sea una computadora poco económica desde el punto de vista monetario.
Investigaciones para avanzar con esta tecnología
El año pasado, el Wyss Institute de la Universidad de Harvard anunció el desarrollo de un nuevo material que emplea hidrogel y láseres de baja potencia para cambiar el índice de refracción de materiales no lineales, los empleados para conducir la luz en este tipo de computadoras. En la práctica, esto significa que se pueden diseñar materiales que respondan a la luz cambiando sus propiedades ópticas, químicas y físicas. Y así facilitar la conducción de los fotones.
Por su parte, una investigación anglo-rusa entre la Universidad de Cambridge y el Instituto Skolkovo de Ciencia y Tecnología anunciada este año, promete hacer avanzar la computación óptica optimizando la transmisión de luz. La idea es multiplicar la cantidad de ondas de luz enviadas. Es decir, en vez de convertir la señal binaria clásica en ondas de luz, se trata de ir más allá: combinar la luz multiplicando las funciones de onda en vez de sumarlas.
