¿En el futuro, de qué manera cambiarán las computadoras? La óptica nos ofrece una opción viable, cercana e interesante.
Cuando hablamos de los beneficios que la era de la computación ha traído a la sociedad, no hay dudas de que casi todos pensamos, en primer lugar, en la increíble velocidad de las máquinas. Una de las mayores ventajas de las computadoras es, definitivamente, el poder realizar tareas que hace tan solo unos 20 años habrían tardado días, semanas o hasta años en completarse. Más allá de esto, el cumplimiento hasta la fecha de la Ley de Moore nos ha ayudado a resolver problemas cada vez más complejos en un tiempo mucho menor.
Pero esta ley tiene un límite. Desde que Moore la formuló, se sabe que los transistores (los componentes básicos de un procesador) tienen un tamaño mínimo físicamente posible (aunque probablemente, antes de alcanzar esa frontera, se llegará primero a una limitación económica). Y cuando este límite se alcance, ¿cuál será el siguiente paso? ¿Cómo podremos seguir mejorando los dispositivos de computación? Una respuesta podría ser la computación óptica.
Computación óptica es un término que se refiere al uso de tecnologías basadas en la manipulación de la luz, en vez de electricidad, para realizar tareas de cómputo y de manejo de información. El concepto ha sido reconocido como una rama de la óptica desde la década de 1950; sin embargo, algunos señalan a Foucault, con su famosa prueba para medir espejos esféricos, ideada en 1859, como el primer precursor en este campo.
La manipulación lumínica ya ha sido aplicada con éxito en muchos campos: desde la invención del láser, hasta la televisión LCD; muchos de nuestros artefactos modernos se aprovechan de propiedades especiales de los fotones para funcionar con la velocidad y la precisión que necesitamos. Incluso nuestras computadoras cuentan ya con algunos componentes ópticos, como los lectores de CD/DVD y las conexiones a través de fibra óptica, que han agilizado enormemente la velocidad de las comunicaciones. La computación óptica contemporánea, sin embargo, se concentra en «opticalizar» las dos partes esenciales de las computadoras modernas: el procesador y la memoria.
Y es que, en principio, tiene sentido ver la aplicación de este campo como un eventual paso en el mantenimiento de la Ley de Moore: no hay nada más rápido que la velocidad de la luz. Pero más allá de la velocidad de los componentes, el uso de la luz conllevaría una enorme paralelización de nuestras máquinas.
Un procesador óptico nos permitiría, en teoría, realizar varios cálculos simultáneamente, en contraste con nuestras computadoras actuales, en las que todas las operaciones se hacen serialmente, es decir, que una operación en una computadora no comienza hasta que haya finalizado la anterior. Inclusive en una computadora multiprocesador, cada procesador funciona de manera serial, lo que limita la cantidad de operaciones realmente simultáneas al número de procesadores disponibles, y genera problemas de comunicación entre estos últimos. Un procesador óptico, en principio, permitiría una paralelización muchísimo mayor de la que se tiene actualmente, sin traer consigo los problemas de la intercomunicación.
De igual manera, una memoria óptica permite tener acceso a todas (o al menos a muchas) de sus celdas al mismo tiempo, en vez de acceder a ellas de una en una, como lo hacen las computadoras electrónicas (y digo «permite», en presente, porque la empresa Bell Labs creó a finales de la década de 1960 una memoria basada en tecnología holográfica (aunque han tenido problemas para hacer el producto viable comercialmente). Además, la tecnología óptica permite la construcción de una memoria tridimensional, lo que conllevaría a un aumento de memoria sin aumentar sustancialmente el tamaño físico de la computadora.
Sin embargo, esta tecnología, como todas, no es perfecta, y trae consigo sus propios problemas. A modo de ejemplo, podemos mencionar el problema del tamaño: la longitud mínima que puede tener una onda de luz útil para los efectos de la computación óptica es 1000 nm. Comparada con los transistores usados actualmente, que miden alrededor de 10 nm, esto es demasiado grande. Algunos han buscado alternativas, como el uso de «plasmones de superficie«, que son un tipo de electrones excitados de tal manera que adquieren propiedades más similares a las de la luz (especialmente la velocidad); sin embargo, estos requieren de un bombeo constante de energía en los cables, lo cual genera problemas de sobrecalentamiento.
Aun con todo, algunas compañías están trabajando para lograr construir una computadora óptica en el futuro próximo. La empresa inglesa Optalysys ha logrado construir ya un coprocesador óptico que permite hacer cálculos matriciales y de Transformadas de Fourier a una velocidad increíble, usando tan solo una fracción de la energía que utilizaría una computadora electrónica para hacer la misma clase de cálculos. Si bien este artefacto no puede funcionar como un procesador por sí solo, es un primer paso hacia un futuro con computadoras completamente ópticas, el cual, asegura Optalysys, se encuentra a tan solo unos 3 años de distancia.
La humanidad lleva ya más de 60 años trabajando en la manipulación óptica, y ha tenido éxito en bastantes campos. Muchos opinan que la tecnología ya ha madurado lo suficiente dar el siguiente paso antes de que acabe esta década. Si bien, tecnologías todavía más prometedoras (como la computación cuántica) comienzan a asomarse en el horizonte, la computación óptica se presenta como una opción cada vez más viable para ser el siguiente paso en la historia de la informática.
