Investigadores de la Universidad de Sydney han reducido drásticamente la información digital transportada como ondas de luz transfiriendo datos en ondas sonoras a un microchip.
La transferencia de información del dominio óptico al acústico y de nuevo dentro de un chip es fundamental para el desarrollo de circuitos integrados fotónicos: microchips que utilizan luz en lugar de electrones para gestionar datos.
Estos chips están siendo desarrollados para su uso en telecomunicaciones, redes de fibra óptica y centros de datos de computación en nube donde los dispositivos electrónicos tradicionales son susceptibles a interferencias electromagnéticas, producen demasiado calor o usan demasiada energía.
"La información en nuestro chip en forma acústica viaja a una velocidad de cinco órdenes de magnitud más lenta que en el dominio óptico", explica la investigadora de la Universidad de Sydney, Birgit Stiller, supervisora del proyecto. "Es como la diferencia entre el trueno y el rayo", compara.
Este retardo permite que los datos se almacenen brevemente y se administren dentro del chip para su procesamiento, recuperación y posterior transmisión como ondas de luz. La luz es un excelente portador de información y es útil para la toma de datos a través de largas distancias entre continentes a través de cables de fibra óptica.
Pero esta ventaja de velocidad puede convertirse en una molestia cuando la información se procesa en computadoras y sistemas de telecomunicaciones.
Para ayudar a resolver estos problemas, los autores principales Moritz Merklein y Birgit Stiller, ambos del Centro de Excelencia ARC CUDOS (Centre of Excellence for Ultrahigh bandwidth Devices for Optical Systems), han demostrado ahora una memoria para la información digital que transmite coherentemente entre la luz y las ondas sonoras en un microchip fotónico.
El chip fue fabricado en el Centro de Física Láser de la Universidad Nacional de Australia, también parte del Centro de Excelencia CUDOS. Su investigación se publica en Nature Communications.
Merklein, candidato doctoral de la Universidad de Sydney, afirma que construir un buffer acústico dentro de un chip mejora la capacidad de controlar la información en varios órdenes de magnitud.
Según indica Stiller, el sistema que han desarrollado "no se limita a un estrecho ancho de banda", por lo que a diferencia de sistemas anteriores, esto permite a los investigadores "almacenar y recuperar información en múltiples longitudes de onda simultáneamente, aumentando enormemente la eficiencia del dispositivo".
La fibra óptica y la información fotónica asociada --datos suministrados por la luz-- tienen enormes ventajas sobre la información electrónica: el ancho de banda aumenta, los datos viajan a la velocidad de la luz y no hay calor asociado con la resistencia electrónica. Los fotones, a diferencia de los electrones, también son inmunes a la interferencia de la radiación electromagnética.
Sin embargo, las ventajas de los datos de transmitir datos a la velocidad de la luz tienen su propio problema incorporado: se necesita incorporarlos en un chip de ordenador de modo que se pueda hacer algo útil con la información.
En microchips tradicionales esto se hace usando la electrónica. Pero a medida que los ordenadores y los sistemas de telecomunicaciones se hacen más grandes y más rápidos, el calor asociado hace que algunos sistemas sean inmanejables. El uso de chips fotónicos --sin pasar por la electrónica-- es una solución a este problema perseguido por grandes empresas como IBM e Intel.
Merklein sostiene que para que esto se convierta en una realidad comercial, "los datos fotónicos en el chip necesitan ser ralentizados para que puedan ser procesados, enrutados, almacenados y accedidos".
"Este es un importante paso adelante en el campo del procesamiento óptico de la información, ya que este concepto cumple con todos los requisitos para sistemas de comunicación óptica de generación actual y futura", asegura el director de CUDOS, el profesor Benjamin Eggleton.
