Qué es un chip fotónico ?

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Una idea de lo que es nos lo da el mismo nombre: un “chip”, “circuito integrado” o “microcircuito” es una serie de transistores empalmados en una sola unidad muy pequeña de tamaño, solo para mencionarlo los actuales procesadores de computadoras tienen aproximadamente entre 700 millones y 1200 millones de transistores y son más pequeños que una tarjeta de presentación. Además el término “fotónico” se aplica a lo referente a la luz y por tanto tenemos una idea de que se trata de un microcircuito que funciona con la luz.

El principio que sustenta esta teoría se basa en la investigación de dos investigadores Sajeev John profesor e investigador en la Universidad Harvard y Eli Yablonovitch de la Universidad de Berkeley. Ambos realizaron estudios independientes de lo que se llamó en ese momento “cristales fotónicos”. A decir verdad estos cristales ya habían sido estudiados por muchos investigadores desde hacía casi un siglo antes, en diversas ramas como la mineralogía, joyería y cristalografía. Los cristales fotónicos naturales más conocidos son los ópalos y se han sintetizado muchos, sobre todo en la industria de espejos y para la fabricación de LED (muchos relacionados con la última tecnología en láseres).

Los cristales de tales sustancias tienen propiedades electromagnéticas que le permiten desviar la luz (recordemos que la luz es una partícula que genera un campo electromagnético llamada fotón) hacia lo que ellos llaman “huecos”o “bandas” de energía que favorecen el paso de ciertos fotones (por su carga energética) e impide el paso de otros. Es algo muy similar a lo que ocurre con los semiconductores pues permiten el paso de electrones discriminando a aquellos que no tienen suficiente energía o que la sobrepasan. Para compararlo con un ejemplo mecánico muy conocido recordaremos como un piedra puede rebotar en la superficie del agua haciendo que la golpee con una velocidad y en especial en un ángulo determinado, si el ángulo no es el apropiado o la velocidad no es suficiente entonces la piedra no rebota, así ocurre con los fotones, si no tienen la energía apropiada son desviados a un “hueco” y no salen del material (la piedra cae dentro del agua), si la energía es la apropiada entonces continúan su trayectoria (la piedra rebota) o se desvía (cuando la piedra rebota más de una vez).

Estas propiedades son aprovechadas para crear “transistores fotónicos” como yo los llamo pues no hay una nomenclatura bien establecida para ello. La unión de varios de estos transistores originará un chip fotónico, esto en un futuro cercano aunque ya hay varios anuncios de que se han construido los primeros prototipos. Actualmente los primeros transistores fotónicos se usan para “filtrar” las señales enviadas a través de fibras ópticas. Un chip fotónico sería el principio de todo una nueva gama de aparatos y la principal aplicación seria en la construcción de las primeras computadoras u ordenadores basados en la luz. Las actuales computadoras construidas con chips de silicio tienen una grave limitación derivada de la miniaturización: se sobre calientan.

Además se está llegando a los límites que permite el mismo proceso de miniaturización y como no se pueden construir procesadores más pequeños se “empalman” varios aumentando el problema de la temperatura de los mismos. También el chip fotónico solventaría un problema que la temperatura agrava, la velocidad de transmisión y procesamiento de datos. La luz al viajar a velocidades tan grandes hace que los actuales procesadores de silicio sean muy lentos en comparación con las posibilidades que tienen los microcircuitos fotónicos llevando a otro nivel a los futuros ordenadores o computadoras. Las posibilidades son en verdad muchísimas.

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