La integración de la fotónica en la computación da un paso decisivo con nuevos desarrollos de Lightmatter y Lightintelligence publicados en la revista Nature.
El auge imparable de la inteligencia artificial está acelerando la búsqueda de soluciones tecnológicas más eficientes y sostenibles. En este contexto, los chips fotónicos —procesadores que utilizan luz en lugar de electricidad para realizar operaciones— han vuelto a situarse en el centro de atención científica y empresarial. Dos estudios recientes publicados en la revista Nature demuestran que estos dispositivos, durante años considerados futuristas, podrían estar más cerca que nunca de su adopción masiva.
Las limitaciones del silicio: calor, resistencia y el estancamiento de la Ley de Moore
Los chips electrónicos tradicionales, construidos sobre la base del silicio, han sido el pilar de la computación durante décadas. Sin embargo, están alcanzando límites físicos y económicos difíciles de superar. La miniaturización de los transistores, fundamental para mantener el ritmo de mejora descrito por la Ley de Moore, se enfrenta ahora a problemas como la acumulación de calor, la resistencia eléctrica y el aumento de los costes de fabricación.
Estas dificultades han abierto la puerta a tecnologías alternativas como los chips fotónicos, que utilizan haces de luz para procesar información. Su principal ventaja es la capacidad de operar sin las limitaciones eléctricas del silicio, lo que les permite realizar ciertas tareas —como la multiplicación de matrices, crucial en modelos de IA— de forma mucho más rápida y eficiente.
Obstáculos técnicos: integración y escalabilidad
A pesar de su potencial, los chips fotónicos no han logrado aún sustituir a sus equivalentes electrónicos en entornos comerciales. Parte del problema radica en la dificultad de integrarlos en arquitecturas existentes, profundamente basadas en tecnologías electrónicas. Además, el control preciso de la luz a escala nanométrica, el coste de fabricación y la falta de herramientas de desarrollo han frenado su despliegue.
Sin embargo, los recientes avances indican que muchos de estos obstáculos están comenzando a superarse.
PACE: la propuesta de Lightintelligence desde Singapur
El primer gran avance proviene de la empresa singapurense Lightintelligence, que ha presentado un nuevo procesador denominado Photonic Arithmetic Computing Engine (PACE). Este dispositivo combina más de 16.000 componentes fotónicos en un único sistema, y logra integrar computación óptica y electrónica con una latencia extremadamente baja.
Según los investigadores, el sistema PACE consigue mejorar en más de dos órdenes de magnitud el tiempo de procesamiento y la latencia en comparación con una GPU comercial estándar. Esta arquitectura demuestra que la computación basada en luz puede escalar para resolver tareas complejas sin sacrificar rendimiento.
“Creemos que esta demostración podría impulsar nuevos modelos de computación y arquitecturas basadas en circuitos fotónicos integrados a gran escala”, señalan los autores en Nature.
Lightmatter: fotónica de precisión para modelos avanzados de IA
Desde Estados Unidos, la firma Lightmatter ha presentado otro procesador fotónico que logró ejecutar modelos de IA de alto nivel como ResNet3 y BERT, además de algoritmos de aprendizaje por refuerzo como los desarrollados por DeepMind para videojuegos de Atari.
Lo más destacable es que estos modelos se ejecutaron con una precisión comparable a los aceleradores electrónicos actuales, lo que refuerza la viabilidad de la fotónica como alternativa real para cargas de trabajo de inteligencia artificial.
“Nuestro procesador alcanza una precisión casi electrónica en muchos casos de uso, lo que supone un paso esencial hacia tecnologías post-transistor”, afirman los investigadores.
Perspectivas: más allá del silicio
Ambos desarrollos suponen un avance clave hacia un nuevo paradigma en computación, capaz de romper con las limitaciones del silicio y ofrecer mejoras significativas en consumo energético, velocidad y escalabilidad.
Si bien aún existen retos por resolver —como la producción a gran escala, la estandarización y la adaptación del ecosistema de software—, los chips fotónicos se perfilan como una de las apuestas más prometedoras para la era post-silicio. Especialmente en sectores como la IA, donde el rendimiento y la eficiencia energética son cruciales, su llegada podría suponer un cambio de juego.
