Dos equipos independientes han desarrollado sendos chips de computación fotónicos —que utilizan fotones en lugar de electrones— que podrían ayudar a hacer frente al aumento de energía demandado por las tecnologías basadas en IA. Los trabajos se publican en dos artículos en la revista Nature. “La computación fotónica lleva décadas gestándose, pero estas demostraciones podrían significar que por fin podremos aprovechar el poder de la luz para construir sistemas más potentes y energéticamente eficientes”, destaca una pieza que acompaña a las investigaciones en la misma publicación.

José Capmany - chips fotónicos
José Capmany Francoy
Catedrático de Sistemas y Redes de Comunicaciones Ópticas en la Universidad Politécnica de Valencia (UPV)
¿Qué le parecen los estudios?
“Ambos son de muy buena calidad, aunque abordan aspectos diferentes relativos a computación fotónica. El artículo de Harris et al es más complejo ya que describe una solución completa que cointegra fotónica y electrónica empleando procesos de Global Foundries. Se trata de un procesador 128x128 en fotónica de silicio. En realidad describe el producto ENVISE de Lightmatter. El enfoque de este artículo se centra en describir el desarrollo completo de este procesador y la realización de experimentos y obtención de resultados con vistas a compararse con el rendimiento que se obtiene con soluciones electrónicas de computación de 32 bits basados en redes neuronales. El desarrollo incluye una descripción muy detallada de la parte electrónica, (más que de la fotónica) y los resultados son muy prometedores, aunque aún no completamente competitivos en algunas tareas de IA (modelos transformers). Es un artículo bastante difícil de leer porque requiere conocimientos de muchas áreas (electrónica, fotónica y software).
El artículo de Peng se centra más en la parte fotónica de los procesadores y cómo pueden escalarse para poder realizar cálculos matriz-vector con mínima latencia en el segmento óptico. También describe un desarrollo de un procesador matricial (en este caso, 64x64) de silicio y su aplicación a solución de problemas de carácter heurístico (es decir, ad hoc). En este caso se trata de emular máquinas Ising. El valor de este trabajo reside fundamentalmente en haber podido escalar el chip fotónico para incluir 16.000 componentes garantizando baja latencia (retardo) de procesamiento”.
¿Cómo encajan con la evidencia existente y qué novedades aportan?
“Ambos estudios suponen un avance con respecto al estado del arte. El procesador de Harris es la primera solución completa que cointegra fotónica y electrónica de alta densidad y procesadores RISC V. El resultado es una tarjeta compacta con una capacidad de procesamiento muy considerable. Aunque todavía está por detrás de las soluciones electrónicas, algunos de los resultados obtenidos la posicionan muy cerca de ellos.
Si fuera posible escalar la tecnología, el impacto sería importante ya que podrían competir e incluso superar a las soluciones puramente electrónicas. Precisamente una vía de avance en el escalado es la que se propone en el artículo de Peng y por eso es también muy importante”.
¿Hay limitaciones que haya que tener en cuenta?
“Las limitaciones más importantes residen en el escalado de las soluciones (incluir más componentes fotónicos para producir procesadores matriz-vector con mayor número de entradas), la limitación en potencia óptica de entrada para evitar no linealidades en los chips de fotónica de silicio y poder así mejorar las prestaciones de computación (especialmente en el procesador de Harris), y la gestión del ruido asociado al proceso de computación que es inherentemente analógico”.
- Artículo de investigación
- Revisado por pares
Ahmed et al.
- Artículo de investigación
- Revisado por pares
- Artículo de investigación
- Informe
Hua et al.
- Artículo de investigación
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