Tras años de desarrollo, la tecnología basada en luz en lugar de electricidad empieza a ejecutar tareas convencionales y amenaza con revolucionar la informática tradicional.

En un mundo donde la Ley de Moore ha perdido vigencia y los transistores se acercan a sus límites físicos, la industria tecnológica busca nuevas vías para impulsar la capacidad de cálculo. Y si bien los ordenadores cuánticos acaparan titulares por su potencial disruptivo, los procesadores fotónicos —que utilizan luz en lugar de electricidad— han dado un paso crucial: ya son capaces de ejecutar tareas convencionales con rendimiento similar al de las CPU actuales.

En las últimas semanas, dos avances independientes han captado la atención de la comunidad científica. La empresa singapurense Lightelligence ha demostrado que su procesador PACE (Photonic Arithmetic Computing Engine) puede resolver problemas de Ising, muy utilizados en aplicaciones logísticas y de optimización. A su vez, la estadounidense Lightmatter ha logrado ejecutar tareas de generación de texto con la IA BERT en su chip fotónico Envise.

Ambos casos marcan un punto de inflexión: por primera vez, los chips fotónicos no solo brillan en aplicaciones experimentales, sino que empiezan a demostrar su viabilidad en el día a día de la computación.

¿Qué es un procesador fotónico?

A diferencia de las CPU tradicionales, que procesan la información mediante el movimiento de electrones a través de transistores, los procesadores fotónicos utilizan fotones —partículas de luz— para codificar y transmitir datos. Esta tecnología no es nueva: la fibra óptica, ampliamente usada en telecomunicaciones, ya transporta información mediante pulsos de luz. Sin embargo, integrar esta capacidad dentro de un chip computacional ha sido un desafío mayúsculo que ahora empieza a resolverse.

Ventajas clave de los chips fotónicos

Los beneficios del procesamiento con luz frente a la electricidad son múltiples:

• Velocidad: los fotones se desplazan más rápido que los electrones, lo que reduce drásticamente la latencia.
• Eficiencia energética: al no enfrentarse a la resistencia de los materiales, los fotones generan mucho menos calor. Esto reduce el consumo energético y minimiza las necesidades de refrigeración.
• Densidad de datos: la tecnología permite canales paralelos y mayor ancho de banda, facilitando la transmisión de grandes volúmenes de información sin cuellos de botella.

Según investigadores de la Universidad de Columbia, los avances recientes en chips fotónicos integrados con circuitos CMOS tradicionales permiten alcanzar velocidades de hasta 800 Gb/s con densidades de 5,3 Tb/s/mm², un salto notable para aplicaciones de inteligencia artificial y computación de alto rendimiento.

De las pruebas de concepto al mercado

Si bien todavía no están listas para reemplazar a las CPU convencionales, las primeras aplicaciones comerciales de los procesadores fotónicos están cerca. El modelo PACE de Lightelligence ya puede instalarse en cualquier PC mediante una tarjeta con conector PCIe. Se espera que los primeros usos reales se den en tareas específicas de aceleración, como inferencia de IA, optimización logística o procesamiento de señales.

En palabras de Bo Peng, fundador de Lightelligence, “estamos en fase de preproducción y prevemos las primeras implementaciones reales en los próximos meses”. Su estrategia pasa por ofrecer chips fotónicos como coprocesadores que trabajen en tándem con las CPU tradicionales, aliviando cargas específicas y mejorando la eficiencia general del sistema.

Un ecosistema en construcción

Más allá de Lightelligence y Lightmatter, el sector de la fotónica integrada está ganando tracción en todo el mundo. Materiales como el fosfuro de indio (InP), el nitruro de silicio (SiN) o las plataformas de silicio fotónico (SiPh) permiten fabricar componentes ópticos capaces de integrarse con la electrónica convencional.

Los centros de investigación de referencia en este ámbito incluyen la Universidad de California en Santa Bárbara, el Instituto de Tecnología de Eindhoven o la Universidad Técnica de Dinamarca, donde se logró transmitir 1,84 petabits por segundo en un solo chip fotónico, un récord mundial.

Además, la fotónica no se limita a la informática: ya se aplica en medicina (diagnóstico óptico sin invasión), agricultura (sensores para detectar enfermedades en cultivos) y automoción (LIDAR y comunicación vehículo-infraestructura mediante luz).

Fotónica vs. computación cuántica: ¿rivalidad o convivencia?

Aunque comparten el objetivo de superar los límites de la computación tradicional, los procesadores fotónicos y los cuánticos parten de fundamentos muy distintos. Mientras que los ordenadores cuánticos aprovechan estados de superposición y entrelazamiento para procesar información de forma probabilística, los chips fotónicos se basan en principios físicos más convencionales y son más fácilmente integrables en entornos de computación actuales.

Por ello, muchos expertos prevén un futuro donde ambas tecnologías coexistan: la computación cuántica para problemas altamente especializados y la fotónica para acelerar tareas intensivas en datos dentro de infraestructuras ya existentes.

Un futuro cada vez más cercano

Con las primeras pruebas reales superadas y empresas líderes trabajando en su comercialización, la computación fotónica entra en una nueva fase. El reto ahora es industrializar la producción, reducir costes y construir ecosistemas de software compatibles que permitan a los desarrolladores aprovechar todo su potencial.

Mientras tanto, las CPU electrónicas seguirán cumpliendo su papel, pero su reinado empieza a mostrar grietas. Si el progreso de la fotónica mantiene su ritmo actual, podríamos estar ante la mayor revolución en la historia reciente de la informática.

La luz, al igual que transformó las telecomunicaciones, podría ser la clave del próximo gran salto en la computación.