FotnicaLa fotnica es la ciencia de la generacin, control y deteccin de fotones, en particular en el espectro visible e infrarrojo cercano, pero que tambin se extiende a otras porciones del espectro que incluyen al ultravioleta (longitudes de onda de 0,2 - 0,35 m), infrarrojo de onda larga (8 - 12 m) e infrarrojo lejano (75 - 150 m), en donde actualmente se estn desarrollando de manera activa los lser de cascada cuntica. La fotnica surge como resultado de los primeros semiconductores emisores de luz inventados a principios de 1960 en General Electric, MIT Lincoln Laboratory, IBM, y RCA y hechos factibles en la prctica por Zhores Alferov y Dmitri Z. Garbuzov y colaboradores que trabajaban en el Ioffe Physico-Technical Institute y casi simultneamente por Izuo Hayashi y Mort Panish que trabajaban en los Bell Telephone Laboratories.

De la misma manera que las aplicaciones de la electrnica se han ampliado de manera contundente desde que el primer transistor fuera inventado en 1948, las nuevas aplicaciones particulares de la fotnica siguen apareciendo. Aquellas de las cuales se consideran aplicaciones consolidadas y econmicamente importantes de los dispositivos fotnicos de semiconductores incluyen: almacenamiento ptico de datos, telecomunicaciones por fibra ptica, impresin lser (basada en la xerografa), visualizadores y bombeo ptico en lseres de alta potencia. Las aplicaciones potenciales de la fotnica son virtualmente ilimitadas e incluyen: sntesis qumica, diagnstico mdico, comunicacin de datos on-chip, defensa con armas lser y obtencin de energa mediante fusin, entre otras aplicaciones interesantes.

A pesar de que el mundo de la ciencia ficcin nos ha presentado un escenario lejano en el que nuestros ordenadores y todo tipo de dispositivos que utilizamos a diario funcionan a la velocidad de la luz, lo cierto es que el futuro de la informtica -y no precisamente uno muy distante- pasa por decirle adis a la electrnica tal y como la conocemos y darle la bienvenida a la fotnica.

La fotnica parte de una base tan sencilla como innovadora: cambiar los electrones por los fotones. Nuestros dispositivos deben pasar de utilizar seales elctricas a que sus microprocesadores funcionen con luz. Esto que a priori podra parecernos un simple cambio, representa toda una revolucin tecnolgica que cambiar la forma en la que hacemos uso de la tecnologa a todos los niveles. El cambio de los electrones a los fotones permitir que ordenadores, tabletas, mviles... puedan funcionar millones de veces ms rpido que actualmente ya que se mejoraran las velocidades de clculo y del transporte de datos. Y es que los fotones pueden transmitir, manipular y almacenar informacin de una forma mucho ms eficiente que los electrones.

Pero, cmo avanzar en este cambio? Ha llovido mucho desde que en 1948 fuera inventado el primer transistor. Antes de que modifiquemos por completo toda la tecnologa a nuestro alrededor y utilicemos directamente chips fotnicos de silicio, necesitamos adaptar los dispositivos actuales para que encajen con la transmisin de la informacin a travs de la luz. Como se suele decir, para no empezar la casa por el tejado y hacer esta tecnologa ms asumible para la sociedad en general. En ese paso, un equipo de ingenieros de la Universidad estadounidense de Utah ha dado un salto de gigante con la construccin de un microdivisor de haz encargado de separar las ondas de luz en dos canales distintos de informacin. Ese divisor ultracompacto se coloca adherido a la parte superior de un chip de silicio, permitiendo que la luz se divida en esos dos elementos.

El tamao de ese divisor equivale a una quinta parte del grosor de un cabello humano, por lo que podran integrarse sin obstculo alguno millones de divisores de haz de luz en un mismo chip. Los fotones de luz trasladaran los datos a travs de internet por las redes de fibra ptica y este pequeo dispositivo obrara el milagro de la conversin en nuestros aparatos tecnolgicos. No solo obtendramos unos dispositivos que funcionaran a la velocidad de la luz gracias a los sistemas de comunicacin por fibra ptica, sino que tambin se alargara la vida de todos ellos ya que consumiran muchsima menos energa y, por ende, la batera nos durara infinitamente ms que en la actualidad; una queja que ya est siendo de lo ms abundante y llamativa en nuestros das.

Para cundo tendremos a mano esta tecnologa? En un ao en el que se cumple el 50 aniversario de la Ley de Moore y en el que celebramos el Ao Internacional de la Luz, la fotnica parece guiarle un ojo a una prediccin -ya que en su sentido literal no es realmente una ley- que ha seguido estando vigente an cincuenta aos despus. Si la fotnica sigue su curso, podramos estar hablando de un derrocamiento en toda regla.

Desde hace aos existen empresas (como IBM o Intel) volcadas en este futuro mercado que promete un rendimiento espectacular y sin precedentes. La compaa Optalysys es una de ellas. Su objetivo es presentar muy pronto un prototipo de ordenador a exaescala, esto es, una mquina capaz de alcanzar el Exaflops, o lo que es lo mismo, funcionar 50 veces ms rpido que el superordenador Tianhe-2, (desarrollado por la Universidad Nacional de Tecnologa de Defensa de China y la empresa china Inspur con un coste de alrededor de 228 millones de euros) y que ostenta el rcord de ser el ms rpido del mundo.

A todas luces parece una cifra exagerada, pero los avances actuales y la rotura de los lmites tecnolgicos nos hacen plantearnos la posibilidad de que un superordenador alcance el exaflop, quin sabe si de aqu a 2020.

Cules seran las caractersticas ms destacadas de este prximo ordenador? Ante todo seguimos hablando de un consumo muy reducido de energa. Si tuvisemos que comparar el gasto energtico de un superordenador como Tianhe-2 con un rendimiento de 33,86 petaflops al del ordenador de Optalysys, el resultado sera el siguiente: Tianhe-2 consume unos 19 millones de euros al ao y el recin llegado apenas alcanzara los 3.200 euros al ao. Las cifras hablan por s mismas.

Si solo hablramos de consumo energtico an podramos pensar en la utilidad real de este avance. Pero an hay ms. Su rendimiento solo puede calificarse de espectacular. Para que nos hagamos una idea, podemos imaginarnos cientos de procesadores funcionando simultneamente y a la velocidad de la luz. Rpido, verdad?

Aunque an nos quedan algunos aos para caminar en la senda de la fotnica, ya podemos ir soando con un futuro ms rpido, marcado por una velocidad y un poder mayores en las mquinas, ya sean vehculos autnomos, satlites, superordenadores... y ms a pie de calle, con una revolucin en nuestros dispositivos personales, as como, por ejemplo, en la capacidad de un mercado que no para de evolucionar, como el del streaming de videojuegos o de los contenidos audiovisuales online en general.