El catedrático de Fotónica y cofundador de iPronics, José Capmany, tuvo la visión de replicar en el mundo de la fotónica el papel que realizan los transistores en el de la electrónica. La forma de operar es distinta: en lugar de dejar pasar o no la información, el sistema debía jugar con el haz de fotones. El resultado ha aparecido publicado ya en Nature y sitúa a la deep tech española en la vanguardia mundial de una tecnología que puede transformar, como primer impacto previsible, la forma en la que se mueve la información en los centros de datos. Después viene todo lo demás.
Pregunta: Fruto de la colaboración entre el Photonics Research Lab (PRL)-iTEAM de la Universidad Politécnica de Valencia y la empresa iPronics tenemos en España algo único en el mundo: el primer procesador fotónico universal y programable. ¿Cómo explicamos la importancia de este paso?
Respuesta: Lo llamamos universal porque es un dispositivo de hardware al que le damos valor a través de lo que construimos por encima, que es el software y el control. De tal manera que lo puedes utilizar para hacer diferentes cosas a la vez. En lugar de diseñar y tener un circuito particular para cada tarea por separado, las puedes hacer todas en el mismo circuito mediante programación.
Pregunta: Es universal porque habéis desarrollado la tecnología que guía a la información, el equivalente a los transistores en el chip electrónico.
Respuesta: Nos centramos en los sistemas de fibra y de radio. Se necesita un elemento que permita pasar la información de un medio a otro y aprovechar el proceso para hacer una serie de tareas, como filtrar señales o retardarlas. Tareas de muy bajo nivel, pero que permiten otras de más alto nivel. Básicamente, esas tareas fundamentales son alrededor de 10 o 12 y nuestro objetivo era, al principio, lograr un procesador que pudiera implementar cinco o seis. Ya nos hubiéramos dado con un canto en los dientes. Pero al final hemos conseguido las 12 que teníamos planificadas. Por eso lo llamamos universal. Obviamente, la versión en la que hemos publicado el paper es un prototipo, pero ya disponemos de una versión bastante más elaborada en iPronics, un producto con muy buena ingeniería.
¿Cuáles son los siguientes pasos?
Buscar una ubicación en la que este producto pueda resolver problemas reales relacionados con las comunicaciones o el procesamiento de datos. En estos momentos la necesidad más acuciante se encuentra en las tareas de interconexión y de conmutación dentro de los centros de datos. Porque el tráfico que hay dentro de ellos, desde hace ya más de año, ha superado al que hay fuera en toda la red de telecomunicación del mundo. Y no va a bajar, al contrario.
Están apareciendo, modelos de inteligencia artificial, los LLM, que requieren para sus tareas de entrenamiento y de funcionamiento de una cantidad ingente de datos que hay que transportar desde elementos de procesado o de memoria. El transporte de esos datos es masivo y hay que intentar que consuma lo menos posible de energía, con la menor latencia o retardo posible, y generando menos calor. La solución ideal para ello es pasar los datos a señales de luz, no eléctricas.
Un ahorro energético en transporte por encima del 80%
¿Cuánto calor ahorraría vuestro chip fotónico respecto de los sistemas actuales basados en la electrónica?
Para evaluar esto necesitamos primero poner en contexto, es decir, dimensionar el centro de datos, el número de conexiones y el ancho de banda de los de las conexiones. El ahorro en el coste de energético en transporte puede ser muy considerable, estamos hablando de un 80% a un 90%.
¿Ha empezado ya a sondear iPronics a empresas de centros de datos para ver si estarían dispuestas a cambiar su forma de operar?
Ya tenemos contactos. El chip está integrado ya en un producto de iPronics, el Smartlight, y lo está utilizando ya Vodafone en fase de pruebas. Siempre se empieza con un primer contacto y, si la solución parece atractiva, el siguiente paso consiste en recibir los requisitos técnicos. Sí, ya hay contactos.
Podéis estar creando el estándar para los chips fotónicos del futuro.
Sí, el primero que llega siempre se dice que da dos veces. De alguna manera habrá que estandarizar este tipo de conexiones.
Hay tantos ámbitos de comunicación que plantean desafíos. Con Javier Ventura Traveset, que dirige el programa Moonlight, hablaba de conectar la luna a internet. Quien controle la autopista, tendrá la llave de ese mercado nuevo.
Precisamente estamos hablando de dos casos muy representativos de ingeniería de comunicaciones que son un poco opuestos. Un centro de datos, desde el punto de vista de tráfico, es una red enorme, hay que gestionar una cantidad inmensa de datos, hacer las interconexiones, las conmutaciones, desviar capacidad. Pero en términos de distancia, es muy pequeña. En los enlaces de la luna y el satélite es justo al contrario: no son muy masivos en capacidad, pero tienen que cubrir distancias enormes. Nuestra tecnología se podría embarcar en un satélite perfectamente.
El futuro para sectores como el bio, la conducción autónoma o el IOT
Enfoquemos vuestra innovación desde la perspectiva de los sectores que demandan tecnología. Estamos iniciando un periodo de transición hacia un nuevo ciclo tecnológico en el que la electrónica convencional ya no será la única opción y va a ser reemplazada en muchos ámbitos. Pero las empresas deben ver aún la oportunidad de la fotónica.
Vemos demanda, primero, en la parte de centros de datos. Por otro lado, el 5G se queda corto en términos de velocidad, realmente no ha llegado donde se esperaba, es una especie de 4,5G. Cuando haya una evolución y se desarrolle el estándar 6G, habrá que subir en frecuencia para transportar más capacidad por canal. Si vamos a frecuencias más grandes, las estaciones base serán más pequeñas y más numerosas, necesitarán equipos de transición para pasar de la parte de radio a de fibra, muy versátiles, con mucho ancho de banda, con mucha capacidad. Ahí vemos otro segmento, aunque quizás falten todavía unos años.
Y hay otros mercados como, por ejemplo, la conducción autónoma: el coche se va a convertir en un pequeño centro de datos, tendrá que procesar todas las comunicaciones, los sistemas entretenimiento, internos y de navegación. Y también veo muchas posibilidades en el ámbito bio, en sistemas de point of care externos donde llevar muestras para hacer análisis. En cuanto al IOT, las comunicaciones robot-máquina se producen en entornos wireless-fibra, de modo que es más o menos lo mismo que la parte de 5G. Ahí también habrá oportunidades.
¿La forma de operar y relacionarnos con las máquinas que trae la fotónica será diferente o nos permitirá hacer lo mismo con más eficiencia?
La electrónica de ahora va a ser diferente de la de finales del siglo XX y principios del siglo XXI porque se está llegando a unos límites fundamentales y sigue habiendo demanda de tráfico de aplicaciones. No creo en el discurso de que la fotónica es una tecnología de reemplazo, pienso que vamos a una tecnología híbrida y cooperativa, donde tendremos sistemas mixtos y los datos irán pasando de electrónico a fotónico según haga falta hacer un tipo de tarea u otro. Utilizaremos la mejor de las dos opciones. Por ejemplo, en electrónica podemos almacenar datos muy bien y en fotónica no podemos, porque el fotón es una partícula que no puede pararse, si lo hace su masa es cero.
¿Y en la parte de computación?
Es mejor que la computación se haga en electrónica siempre y cuando sea digital. Toda la computación hoy en día de nuestros dispositivos de consumo es digital, porque tenemos los transistores, que son esa especie de ‘llaves de paso’. No es acertado intentar hacer computación digital con otra tecnología que no sea la electrónica. Pero se puede hacer otro tipo de computación con fotónica: la analógica, que es muy potente. Hacer chips analógicos en electrónica es un dolor, sin embargo, en fotónica es posible. Podemos y hay que desarrollar teorías de computación analógicas. Todo eso es un campo abierto extenso, un out of the box.
El próximo Grial tecnológico.
Un ejemplo muy parecido es la computación cuántica. Se asume que un qubit tiende a almacenar infinitos estados y en teoría eso es verdad, pero en la práctica no, se tira toda la información menos el uno o el cero que selecciona el detector de fotones.
El futuro pasa por la investigación en materiales artificiales
Estamos en el inicio de la revolución cuántica, ¿qué podemos hacer en Europa y en España para no repetir los errores de la revolución electrónica, especialmente en acceso a materias primas?
El tema de las materias primas ya es un poco lotería, porque no podemos generar tierras rayas de la nada. Pero tenemos la posibilidad de investigar en materiales artificiales, se pueden hacer materiales nuevos que no sean la naturaleza y tengan propiedades especiales. Estas áreas tecnológicamente tan fuertes siempre han surgido porque ha habido un entorno de generación de conocimiento que ha cuidado a sus titulados y les ha dado la posibilidad de desarrollar sus spin off. Una tecnología que es tan transversal, al final va a permear a todos los sectores.
Si el desarrollo de las posibilidades de la fotónica fuera el 100, ¿en qué punto estamos ahora?
Diría que el 15, y creo que soy generoso. Hay que dirigir bien los objetivos. Muchas veces, se confronta la ciencia básica con la parte de innovación y la de transferencia, parece que si quieres fomentar un determinado aspecto estás amenazando al otro y no es así. Si hay inversión más o menos sostenida en investigación y en innovación, empezaremos a ver cosas muy chulas, unas aplicaciones brutales.
