Aumentan la densidad de almacenamiento en celdas de memoria ópticas

Los sistemas de almacenamiento ópticos no se limitan a los clásicos y casi obsoletos CDs, DVDs y discos Blu-ray, sino que la ciencia lleva años investigando un tipo de memoria en la que no haga falta almacenar datos mediante la electricidad. Esto tendría las mismas aplicaciones que la memoria actual, pero encontraría su principal utilidad para los futuros ordenadores totalmente ópticos, un concepto que ya no se limita a la ciencia ficción. El enfoque que estaban siguiendo los investigadores se basa en lograr que se puedan almacenar más de dos estados en cada celda de memoria, de forma que se pueda incrementar exponencialmente la capacidad de los dispositivos de almacenamiento ópticos. Además, están intentando que estas celdas sean más pequeñas que las de los actuales chips de memoria de estado sólido, reduciendo el tamaño de los dispositivos de memoria.

Recientemente, en la revista The Optical Society se ha publicado una investigación realizada por científicos de las Universidades de Oxford, Exeter y Münster, que describen una nueva técnica que permitiría fabricar memorias capaces de almacenar hasta 32 estados diferentes en una misma celda, lo que equivaldría a cinco bits por celda. Este sistema emplea impulsos lumínicos para “fijar” esos estados, mientras que las memorias magnéticas y de estados sólido permiten el almacenamiento binario, que solo ofrece dos posibilidades (1 y 0). Este trabajo forma parte del proyecto internacional llamado Fun-COMP (Functionally scaled computing technology), que aglutina los esfuerzos de los académicos y de la industria para desarrollar nuevas tecnologías innovadoras de hardware.

Según dijo Harish Bhaskaran, líder del equipo de investigación de la Universidad de Oxford: “Las fibras ópticas llevan datos codificados con luz a nuestros hogares y oficinas, pero esa información se transforma en señales electrónicas una vez que están dentro de las computadoras. Al llevar la velocidad de la transmisión de datos basada en la luz a los tableros de circuitos que ejecutan computadoras, nuestra memoria completamente óptica podría habilitar un chip de computadora híbrido que interactúa con los datos de manera óptica y eléctrica”.

Para ello se emplea un material con capacidad para cambiar de fase mediante los impulsos lumínicos de un láser, que calienta porciones de su superficie, ordenando o desordenando los átomos de que está compuesto. Al modificar las propiedades del material se logran diferentes índices de refracción, que representan los datos almacenados. Una de las ventajas de esta tecnología es la gran durabilidad del material, lo que abre las puertas a crear soportes de datos adecuados para el almacenamiento a largo plazo. Aunque se le puede encontrar utilidad en todo tipo de unidades de almacenamiento, tanto de consumo como para el uso profesional.

En palabras de Nathan Youngblood, otro miembro del equipo de investigación: “Aunque nuestro equipo ha utilizado anteriormente este enfoque para la memoria óptica, ahora hemos podido ampliar los límites de resolución de esta celda de memoria, almacenando un número mayor de estados intermedios entre cero y uno. Esto nos permitió almacenar información en 34 niveles, mientras que anteriormente solo se pudieron lograr diez”.

Esta nueva técnica se basa en el aumento de la resolución mediante un láser de un solo pulso de doble paso, que es capaz de controlar mejor la fusión y la cristalización del material dentro del espacio de cada celda. Como dijo Xuan Li, coautor del artículo: “En lugar de calentar el material con un solo pulso de láser, configuramos el pulso de una manera que nos permite controlar la temperatura del material a lo largo del tiempo. Esto proporciona la capacidad de ajustar la forma en que el material interactúa con la luz y el estado que alcanzará después del calentamiento. También acelera en gran medida el proceso de escritura porque podemos cambiar el estado del material con solo un pulso de láser en lugar de los cientos o miles de pulsos requeridos anteriormente”.

Los investigadores, además, destacan que mediante este sistema se podrían eliminar los cuellos de botella que se generan en la comunicación entre el procesador y la memoria en los equipos informáticos, elevando el rendimiento general de acceso a los datos. Los enfoques anteriores incluían conversores óptico-eléctricos en el lado del procesador y en el de la memoria, necesarios porque los procesadores actuales trabajan mediante la electricidad, pero este nuevo diseño es híbrido óptico-eléctrico, y no requiere un conversor en el lado de la memoria, lo que agiliza la comunicación entre ambas partes.

El siguiente paso en esta investigación es integrar varias celdas de memoria y que puedan ser programadas de forma individual, conformando una estructura adecuada para funcionar en un ordenador. Pero este es un primer paso sólido hacia la creación de dispositivos de memoria fotónica y, dado que diversos grupos de la comunidad científica están investigando en este campo, cabe esperar que en el futuro se verá una nueva generación de memoria óptica.

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