Físicos de Penn crean partículas híbridas de luz y materia para computación avanzada

Científicos de Pensilvania han desarrollado nuevas cuasipartículas que combinan la velocidad de los fotones con fuertes interacciones de la materia para permitir un procesamiento de inteligencia artificial más rápido y eficiente.

Los electrones pierden energía en forma de calor y encuentran resistencia al moverse a través de los materiales. A medida que los chips de computadora se vuelven más complejos y procesan enormes cantidades de datos para la inteligencia artificial, estos problemas se agravan. Físicos de la Universidad de Pensilvania están explorando una solución diferente. Quieren utilizar fotones para realizar más tareas de computación: describen los métodos y resultados de este estudio en un artículo publicado en Physical Review Letters.

Los fotones viajan muy rápido a largas distancias con una pérdida de energía casi nula, ya que no tienen carga eléctrica ni masa en reposo. Esto los hace excelentes para las comunicaciones. Sin embargo, los fotones apenas interactúan entre sí o con su entorno. Esto los hace poco adecuados para realizar la lógica de conmutación de señales que necesitan las computadoras.

Para resolver este problema, los investigadores crearon entidades híbridas especiales llamadas excitón-polaritones. Estas son cuasipartículas, lo que significa que se comportan como partículas, pero se forman mediante el acoplamiento fuerte de fotones con electrones dentro de un material semiconductor extremadamente delgado. Esta combinación les confiere la velocidad de la luz, junto con las fuertes interacciones típicas de la materia.

Las partículas híbridas superan las limitaciones clave de la computación basada en la luz

Este avance resulta especialmente prometedor para la inteligencia artificial (IA). Los chips fotónicos actuales, que utilizan la luz para realizar cálculos, gestionan bien las operaciones matemáticas sencillas.

Sin embargo, aún necesitan convertir las señales luminosas en señales electrónicas para los pasos de activación no lineales. Estas son las partes de toma de decisiones del procesamiento de la inteligencia artificial. Las conversiones consumen tiempo y energía.

Mediante el uso de excitón-polaritones, los investigadores demostraron que podían realizar la conmutación totalmente luminosa utilizando tan solo unas cuatro cuatrillonésimas de julio de energía. Esta es una cantidad extremadamente pequeña, mucho menor que la necesaria para encender brevemente un pequeño diodo emisor de luz.

Si se sigue desarrollando, esta tecnología podría permitir que los chips fotónicos procesen información directamente de cámaras y otros sensores. Esto podría reducir considerablemente el consumo energético de los grandes sistemas de inteligencia artificial y abrir nuevas vías para la computación cuántica a pequeña escala en chips.

Fuente: Levante - EMV