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En 1945, dos investigadores de la Universidad de Pensilvania \u2014J. Presper Eckert y John Mauchly\u2014 encendieron ENIAC, la primera computadora electr\u00f3nica de prop\u00f3sito general del mundo. Usaba electrones. Ocho d\u00e9cadas despu\u00e9s, f\u00edsicos de esa misma universidad acaban de publicar un avance que podr\u00eda redefinir nuevamente los fundamentos de la computaci\u00f3n: una part\u00edcula h\u00edbrida que combina la velocidad de la luz con la capacidad interactiva de la materia, y que por primera vez demostr\u00f3 ser capaz de realizar las operaciones de conmutaci\u00f3n que los chips necesitan para computar \u2014usando solo luz y con un consumo energ\u00e9tico casi imposible de imaginar.<\/span><\/p>\n La idea de usar luz en lugar de electrones para computar no es nueva. Los fotones \u2014las part\u00edculas que componen la luz\u2014 tienen ventajas obvias: no tienen masa en reposo ni carga el\u00e9ctrica, lo que significa que pueden transportar informaci\u00f3n a velocidades alt\u00edsimas y con p\u00e9rdidas m\u00ednimas de energ\u00eda. No generan calor por fricci\u00f3n. No se degradan al pasar por distancias largas. Por eso dominan las telecomunicaciones modernas.<\/span><\/p>\n Pero cuando se trata de computar, los fotones tienen un defecto fundamental: son demasiado independientes. \u00abEsa neutralidad significa que apenas interact\u00faan con su entorno, lo que los hace malos para el tipo de l\u00f3gica de conmutaci\u00f3n de se\u00f1ales de la que dependen las computadoras\u00bb, explic\u00f3 Li He, co-primer autor del estudio y exinvestigador posdoctoral del laboratorio de Bo Zhen en Penn. Muchos chips fot\u00f3nicos de IA ya pueden hacer c\u00e1lculos simples con luz, pero cuando necesitan aplicar reglas de decisi\u00f3n \u2014los pasos de activaci\u00f3n no lineal que dan potencia real a las redes neuronales\u2014 deben convertir las se\u00f1ales de luz de vuelta a se\u00f1ales electr\u00f3nicas. Esas traducciones repetidas eliminan gran parte de la eficiencia que hace atractiva la computaci\u00f3n fot\u00f3nica.<\/span><\/p>\n La soluci\u00f3n del equipo de Zhen fue crear un nuevo tipo de cuasipart\u00edcula: el excit\u00f3n-polarit\u00f3n. No es una part\u00edcula en el sentido estricto del t\u00e9rmino, sino una entidad cu\u00e1ntica que emerge cuando un fot\u00f3n se acopla fuertemente con un excit\u00f3n \u2014una excitaci\u00f3n electr\u00f3nica\u2014 en un semiconductor atomicamente delgado. El resultado es una part\u00edcula h\u00edbrida que \u00abcombina la velocidad de la luz con las fuertes interacciones de la materia\u00bb, en palabras del propio Zhen.<\/span><\/p>\n Para crear esta part\u00edcula, el equipo construy\u00f3 una cavidad nanosc\u00f3pica que confina la luz a escala at\u00f3mica, haciendo que interact\u00fae intensamente con el material semiconductor. El dispositivo puede controlar y cambiar se\u00f1ales \u00f3pticas sin necesidad de convertirlas en se\u00f1ales electr\u00f3nicas en ning\u00fan momento del proceso.<\/span><\/p>\n El resultado m\u00e1s llamativo del experimento fue el consumo energ\u00e9tico del sistema de conmutaci\u00f3n: aproximadamente 4 femtojulios por operaci\u00f3n, es decir, 4 cuadrillon\u00e9simas de julio. Eso equivale a una fracci\u00f3n infinitesimal de la energ\u00eda necesaria para encender brevemente un LED diminuto. Para ponerlo en contexto: los chips electr\u00f3nicos modernos consumen varios \u00f3rdenes de magnitud m\u00e1s energ\u00eda por operaci\u00f3n equivalente. En un mundo donde los centros de datos de IA ya consumen m\u00e1s electricidad que algunos pa\u00edses, esa diferencia no es trivial.<\/span><\/p>\n El estudio fue publicado en Physical Review Letters. \u00abMuchos chips fot\u00f3nicos de IA ya pueden realizar c\u00e1lculos directos usando luz\u00bb, se\u00f1al\u00f3 Zhen. \u00abPero para los pasos de activaci\u00f3n no lineal todav\u00eda deben convertir las se\u00f1ales de luz de vuelta a se\u00f1ales electr\u00f3nicas, m\u00e1s lentas y que consumen m\u00e1s energ\u00eda. Esas traducciones repetidas erosionan la velocidad y la eficiencia que hacen atractiva la computaci\u00f3n fot\u00f3nica\u00bb. Los excit\u00f3n-polaritones eliminan esa conversi\u00f3n por completo.<\/span><\/p>\n Los investigadores se\u00f1alan tres aplicaciones inmediatas si la tecnolog\u00eda logra escalar fuera del laboratorio. Primera: chips fot\u00f3nicos que puedan procesar directamente las se\u00f1ales de luz provenientes de c\u00e1maras, sin conversi\u00f3n electr\u00f3nica. Segunda: reducci\u00f3n dr\u00e1stica del consumo energ\u00e9tico de los grandes modelos de IA, que hoy requieren centros de datos con demandas el\u00e9ctricas equivalentes a ciudades medianas. Tercera: una v\u00eda hacia computadoras que procesen informaci\u00f3n a velocidades m\u00e1s cercanas a la de la luz, con latencias impensables en los sistemas actuales.<\/span><\/p>\n El equipo tambi\u00e9n apunta a que esta plataforma podr\u00eda ser un paso hacia la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica fot\u00f3nica: los excit\u00f3n-polaritones tienen propiedades cu\u00e1nticas que podr\u00edan aprovecharse para operaciones que van mucho m\u00e1s all\u00e1 de lo que los chips cl\u00e1sicos, incluso fot\u00f3nicos, pueden hacer.<\/span><\/p>\n El experimento fue realizado a temperatura criog\u00e9nica, lo que limita por ahora su aplicaci\u00f3n pr\u00e1ctica. Escalar los excit\u00f3n-polaritones a temperatura ambiente y a los tama\u00f1os necesarios para chips comerciales son los dos grandes desaf\u00edos que quedan por resolver. Pero el principio qued\u00f3 demostrado: es posible hacer computaci\u00f3n completa \u2014incluyendo los pasos no lineales m\u00e1s complejos\u2014 usando solo luz, con un consumo energ\u00e9tico que hace que los chips actuales parezcan ineficientes por dise\u00f1o. En Penn, ochenta a\u00f1os despu\u00e9s de ENIAC, la historia de la computaci\u00f3n volvi\u00f3 a girar.<\/span><\/p>\n<\/p><\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" En 1945, dos investigadores de la Universidad de Pensilvania \u2014J. Presper Eckert y John Mauchly\u2014 encendieron ENIAC, la primera computadora electr\u00f3nica de prop\u00f3sito general del mundo. Usaba electrones. 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