La UPV desarrolla una nueva teoría de la información que puede transformar la computación del futuro

VALÈNCIA 27 Abr. (EUROPA PRESS) -

Un equipo de investigación de la Universitat Politècnica de València (UPV), en colaboración con la Universidad de Vigo, coliderado por los investigadores José Capmany y Andrés Macho, ha desarrollado y demostrado experimentalmente los fundamentos de una nueva teoría de la información basada en la luz, denominada Información Fotónica Analógica (Analog Photonic Information, API).

Los resultados acaban de publicarse en Advanced Photonics, una de las revistas científicas de mayor impacto internacional en el ámbito de la fotónica, según ha informado la institución académica en un comunicado.

El trabajo supone un "avance significativo" en el desarrollo de nuevos paradigmas de computación, en un contexto en el que la electrónica digital tradicional se acerca a sus límites físicos y energéticos.

"La investigación demuestra que es posible realizar computación avanzada utilizando circuitos fotónicos integrados programables, es decir, chips fotónicos o chips de luz, con una elevada tolerancia a errores y un consumo energético muy inferior al de las tecnologías actuales", han apuntado las mismas fuentes.

"La ciencia computacional ha dependido históricamente de la electrónica digital, pero esta tecnología está llegando a sus límites. Con API proponemos una manera radicalmente distinta de procesar información, utilizando la luz como soporte físico", ha explicado José Capmany, investigador del Instituto iTEAM de la UPV. "Nuestro objetivo es aumentar significativamente la potencia de computación y la cantidad de información procesable utilizando los mismos recursos", ha dicho.

DEL BIT DIGITAL AL "ANBIT" FOTÓNICO

La base de esta nueva teoría es una unidad de información alternativa al bit digital, denominada bit analógico o anbit (acrónimo en inglés de analog bit). A través de este nuevo concepto, el equipo demuestra que se pueden transmitir y procesar entre diez y cien veces más información que con los sistemas electrónicos digitales tradicionales, sin necesidad de aumentar el ancho de banda ni la complejidad del hardware.

"Cuando queremos transmitir información compleja es fundamental codificarla eficientemente", ha señalado el investigador del iTEAM Andrés Macho. "La tecnología fotónica que desarrollamos nos permite transportar mucha más información utilizando los mismos recursos, y además con un coste energético considerablemente menor, ya que la luz es una fuente mucho más eficiente que la electrónica", ha apostillado.

Uno de los resultados más relevantes del estudio es que las arquitecturas de computación fotónica analógica en chip (APC) basadas en API no requieren grandes sobrecostes de corrección de errores, lo que facilita su escalabilidad a corto y medio plazo. Incluso en presencia de ruido e imperfecciones propias de los dispositivos ópticos, el sistema mantiene un rendimiento elevado.

A diferencia de otros enfoques tradicionales, API no se basa en la redundancia de la información, sino en estrategias de estimación y compensación de errores. "Esto permite caracterizar las imperfecciones del hardware una sola vez y corregirlas a nivel de dispositivo", ha apuntado el investigador Andrés Macho.

El estudio muestra, además, que estas arquitecturas pueden superar la cantidad media de información procesada y recuperada en sistemas básicos de computación cuántica, manteniendo un funcionamiento robusto frente al ruido, lo que refuerza su potencial como alternativa realista para aplicaciones futuras.

NUEVO PARADIGMA ENTRE LO CLÁSICO Y LO CUÁNTICO

Desde el punto de vista teórico, la Información Fotónica Analógica comparte elementos con los sistemas clásicos, pero introduce características inspiradas en la superposición de estados cuánticos, aunque se diferencia claramente de la computación cuántica al no destruir dicha superposición de estados en el receptor del sistema de información.

Además de la computación, API también abre nuevas posibilidades en el ámbito de las comunicaciones ópticas, al poder integrarse con sistemas de fibra para mejorar la eficiencia espectral y permitir el procesamiento de señal directamente en el propio medio de transmisión.

La investigación plantea diversas líneas futuras, como una mejor caracterización del ruido, el desarrollo de conversores opto-eléctricos de anbits más avanzados, la extensión del modelo a sistemas con múltiples anbits y la definición de métricas universales que permitan comparar API con otros paradigmas como el digital o el cuántico.