Conmutación no volátil en dispositivos fotónicos de silicio

El desarrollo de la tecnología informática está trascendiendo los límites de los ordenadores convencionales, con nuevos paradigmas que están revolucionando la forma de diseñar y construir los ordenadores. El más disruptivo hasta la fecha es la computación cuántica, una tecnología enfocada a la resolución de problemas científicos de gran envergadura. Pero existe otro enfoque que pretende cambiar la tecnología fundamental de los ordenadores, abarcando tanto el procesamiento como el almacenamiento y las redes: la computación óptica.

En los últimos años se han desarrollado varias líneas de investigación que persiguen la creación de ordenadores basados en este concepto, una idea que cambiará radicalmente la arquitectura de los ordenadores, tanto profesionales como personales. Se basa en que la información se almacene, viaje y se procese empleando fotones, en vez de electrones, lo que permite eliminar ciertas barreras inherentes a la electrónica convencional.

Una de las claves fundamentales para materializar este concepto está en la capacidad de integrar capacidades de conmutación no volátil en dispositivos fotónicos basados en silicio, un campo en el que están trabajando diferentes laboratorios y equipos de investigación de universidades y empresas tecnológicas. En los últimos años se han realizado numerosos avances, pero todavía queda mucho desarrollo antes de lograr un ecosistema completo de procesadores, circuitos, redes y almacenamiento fotónico.

Para arrojar un poco de luz sobre el estado actual del desarrollo de la computación óptica, un equipo de cuatro investigadores del Centro Tecnológico de Nanofotónica, perteneciente a la Universitat Politècnica de València, ha elaborado un documento en el que detallan los progresos que se están realizando en este campo. Este trabajo ha sido publicado en la revista Laser and Photonics Reviews, y una de sus conclusiones principales es que los circuitos integrados fotónicos de silicio (PIC) han alcanzado un grado de madurez sin precedentes en la última década.

Explican que una de las ventajas de esta tecnología es que se puede fabricar en fundiciones especializadas en tecnologías CMOS, una rama de la industria de semiconductores que cuenta con muchas líneas de producción. Y se benefician del modelo de fabricación fabless, en el que los diseñadores de chips recurren a fundiciones especializadas de terceros para fabricar sus productos sin necesidad de contar con una fábrica propia.

Pero aseguran que hay una característica fundamental de la tecnología de chips fotónicos basados en silicio, y es la integración de capacidades de conmutación no volátil, necesaria para realizar tareas de computación y almacenamiento inmutable. Se trata de la capacidad de cambiar entre dos o más estados fotónicos de forma reversible, sin necesidad de aplicar energía adicional para mantener estable cada estado, lo que aporta no volatilidad y un consumo energético muy reducido.