Quiralidad y computación óptica
En las últimas décadas, los científicos han estado tratando de conseguir equivalentes ópticos de las puertas lógicas electrónicas construidas a partir de transistores y que realizan operaciones como AND, OR o NOT.
A finales de 2022, la revista Science Advances publicó un artículo sobre la computación óptica, donde se revelaba también una forma muy prometedora de conectarla a circuitos electrónicos convencionales.
El hecho es que, a medida que un rayo de luz se mueve hacia adelante, se puede hacer que gire en espiral como la rosca de un tornillo, haciéndolo en sentido horario o antihorario, en una polarización circular hacia la derecha o hacia la izquierda. Esa luz tiene una propiedad, conocida como quiralidad, que permite servir de base para que, al proyectar dos haces de luz sobre una puerta (para crearla, los investigadores han utilizado una sola capa de disulfuro de molibdeno colocada sobre dióxido de silicio) el haz de salida tome un sentido u otro en función de que las dos entradas tengan igual o distinta quiralidad (un objeto es quiral cuando su imagen especular no puede superponerse con el original, como sucede con una mano).
De esta manera se puede obtener una puerta lógica XNOR que, con la incorporación de ciertos filtros y de otros componentes ópticos puede convertirse en funciones AND, OR, NOR, XOR y NAND.
Esta nueva tecnología permite tiempos de conmutación de 100 femtosegundos, aproximadamente un millón de veces más rápido que las puertas electrónicas, digamos, convencionales. Asimismo, mientras en el pasado la conexión entre elementos electrónicos y ópticos de computación se ha llevado a cabo mediante una conversión lenta e ineficiente, esta nueva vía abierta por la quiralidad óptica enseña un camino de interconexión directa entre ambas realidades
Además, los investigadores han podido mostrar cómo un mismo dispositivo puede controlar simultáneamente múltiples puertas con lo cual se presume que las puertas lógicas de quiralidad múltiple podrán servir de base para complejos circuitos y redes multifuncionales.
Las investigaciones siguen avanzando en el sentido de asociar las puertas en circuitos de mayor escala donde las operaciones puedan establecerse en cascada.
Quizá la mayor pega, y por tanto el mayor de los retos a enfrentar, es la baja eficiencia del efecto óptico no lineal, pero para eso ya están apareciendo nuevos materiales con mucha mayor eficiencia en la conversión.
¡Desde luego, este tren no hay quien lo pare!
