Ingenieros de la Universidad Técnica de Dinamarca han construido un nanoláser que podría cambiar cómo los chips mueven información, reemplazando señales eléctricas por luz.
El dispositivo se basa en una nanocavidad que atrapa la luz en un espacio excepcionalmente pequeño, un diseño que el equipo llama confinamiento dieléctrico extremo. Debido a que la luz se comprime tan estrechamente, el láser funciona a temperatura ambiente y necesita muy poca energía. Los resultados se publicaron en la revista Science Advances.
Luz en lugar de electrones
Los procesadores modernos envían datos por pistas de cobre como corriente eléctrica, lo que desperdicia energía en forma de calor y se ralentiza a medida que las señales viajan. Los enlaces ópticos ya conectan servidores dentro de los centros de datos, pero reducirlos a un chip ha sido difícil porque los láseres suelen necesitar ser mucho más grandes que los transistores que los rodean.
El diseño de la DTU rompe ese límite de tamaño. Miles de estos láseres podrían caber en un microchip, cada uno enviando fotones por una guía de onda en lugar de electrones por un cable. "El nanoláser abre la posibilidad de crear una nueva generación de componentes que combinan alto rendimiento con tamaño mínimo", dijo el profesor Jesper Mork, quien lideró el trabajo.
De dónde vienen los ahorros
Mork estima que usar nanoláseres en computadoras podría reducir el consumo de energía hasta la mitad. La ganancia no vendría de una sola mejora sino de varias a la vez: menos calentamiento resistivo dentro de los circuitos, menos refrigeración necesaria en los centros de datos, y velocidades de transferencia más rápidas que permiten a los chips terminar el trabajo antes. Los centros de datos ya consumen una parte grande y creciente de la electricidad mundial, por lo que pequeñas ganancias de eficiencia se escalan en grandes ahorros.
El equipo construyó el dispositivo en la sala limpia DTU Nanolab de la universidad. El problema restante es la energía. El láser actual se acciona ópticamente, y hacerlo funcionar con corriente eléctrica es el próximo desafío de investigación. Mork dijo que ese paso podría tomar de cinco a diez años, y que abriría la puerta a la computación óptica en un chip.
Más allá de la computación, los investigadores ven usos en tecnología de la salud, donde la luz concentrada permite imágenes de alta resolución y biosensores muy sensibles.