Fotónica – la electrónica del siglo XXI
Fotónica – la electrónica del siglo XXI
Un momento antes de que Elvis Presley inaugurara la era del rock’n’roll, y la Reina Isabel II ascendiera al trono británico, antes de que Marilyn Monroe demostrara con éxito que “los hombres prefieren a las rubias”, y mientras dos escaladores conquistaban por primera vez el Monte Everest, los caballeros de AT&T Bell Labs alcanzaban otras cumbres tecnológicas. Me refiero a William Shockley, John Bardeen y Walter Brattain – tres futuros premios Nobel – quienes desarrollaron el primer modelo de transistor y dieron origen a dos áreas: la electrónica y su versión más rápida, la fotónica. La diferencia básica es intuitiva – en los dispositivos electrónicos el portador de información es el electrón, mientras que en la fotónica son los fotones. ¿Qué efecto tenemos? Con la ayuda de este segundo tipo de pequeños mensajeros, podemos enviar información en tamaños y velocidades que los primeros nunca alcanzarán. Por eso, John S. Mayo, presidente del mencionado centro de investigación, resumió todo con una tesis audaz, sobre la que pocos discuten:
“La fotónica será en el siglo XXI lo que la electrónica fue en el siglo XX.“
El rompecabezas fotónico – optoelectrónica y cristales semiconductores
Como afirma Wikipedia, la fotónica es la ciencia de la generación, detección y manipulación de la luz (fotón) mediante emisión, transmisión, modulación, procesamiento de señales, conmutación, amplificación y detección/sensado. Dentro de este conjunto se distingue también la optoelectrónica – un campo donde la electrónica se añade al equipamiento óptico. Ambas tratan sobre dispositivos que usan la luz para adquirir, almacenar y transferir información. Para su desarrollo, además del transistor y la tecnología de fibra óptica, fueron necesarias dos invenciones más antiguas. El padre de la primera es una icono actual de la cultura pop, un hombre que si hubiera nacido medio siglo más tarde sería el alfa de la física y el omega de Facebook y Twitter. Albert Einstein, en 1916, descubrió el fenómeno de la emisión estimulada, que medio siglo después permitió la creación del primer láser. Aquí podrá aprender más sobre la producción de dispositivos electrónicos y fotónicos.
El último elemento del rompecabezas fotónico son los cristales semiconductores, el acento polaco en toda la historia. Según una anécdota, el profesor Jan Czochralski, trabajando el mismo año que Einstein, tomó notas y, por despiste, en lugar de sumergir la pluma en el tintero, la introdujo en un crisol con estaño fundido cercano. Al sacarla, notó que un hilo metálico fino estaba pegado a la punta. Tras estudiarlo con rayos X, descubrió que era un gran cristal y un mejor conductor. La historia concluye 30 años después, cuando los ya conocidos AT&T Bell Labs utilizan su invento para producir monocristales de silicio. Así obtenemos un final feliz doble: el invento se convierte en la base de la industria electrónica mundial y Czochralski se convierte en el científico polaco más reconocido en el mundo tecnológico.
Tecnología fotónica hoy y mañana
Hoy no es sorprendente que usemos ultrabooks cuyas dimensiones se asemejan más a una hoja de papel que a un Mac clásico, pero no debemos olvidar que ENIAC – la primera computadora de la historia, considerada un pico de innovación en su época – pesaba 30 toneladas. Es aún más natural tener contacto ilimitado vía smartphones cuando un teléfono fijo era un lujo hace 20 años. Si el smartphone es también Internet, popularizado solo en los años 90 del siglo pasado, que según Marshall McLuhan transformó nuestro mundo en una aldea global. En el 2000 lo usaban 360 millones de personas; hoy son la mitad de la humanidad – un aumento del 800%. Vemos una tendencia basada en el desarrollo de nuevas tecnologías, asociadas principalmente al high-tech. El éxito en este campo solo puede lograrse desarrollando productos únicos con parámetros significativamente mejores que los disponibles en el mercado. “Menos” va de la mano con “más rápido” y posiblemente “más seguro” – perfectamente adaptada a estos requisitos está la fotónica, que en su búsqueda sustituye progresivamente a la electrónica.
¿Ciencia ficción o visión real?
Si la electrónica es la tecnología del ayer, la informática domina el mundo moderno, la óptica es el futuro, y todo junto crea la fotónica – ¿de qué se trata todo esto? Una de las muchas direcciones es la fibra óptica. Aunque no es una invención particularmente nueva, es actualmente el método más avanzado para enviar información. Destaca sobre otros medios por su mayor alcance sin interrupciones, enorme capacidad informativa y resistencia a las formas tradicionales de interceptación. Toda la transmisión se realiza mediante luz a través de un cable un poco más grueso que un cabello humano.
El desarrollo tecnológico de vez en cuando alcanza un hito que al mismo tiempo cambia el rostro del mundo. El siglo XXI aún espera su gran avance, y no se puede descartar que sea un dispositivo en el que Microsoft y Google inviertan no por casualidad. Si imaginamos grandes colecciones abstractas, cuyo procesamiento requeriría millones de años, todo será real cuando empecemos a hablar del uso de una computadora cuántica. Suponiendo las mismas funciones que una computadora tradicional – con la que solo comparte el nombre – tomaría solo unos segundos. Hoy difícil de imaginar, sin embargo, como dijo Einstein:
“Si la gente hablara solo de lo que entiende, habría un gran silencio en el mundo.”
¿Pero acaso todo cambia realmente? Hoy seguimos escuchando a Elvis, aunque ya no por la radio, sino en Spotify, vemos películas de Merlín en 4K, y en lugar de intentar el Everest en invierno, tratamos de conquistar el K2. Solo la Reina Isabel sigue exactamente igual. Lo mismo ocurre con todo lo que aspiramos: más rápido, más, más moderno. Información, dinero, tecnología. Es difícil decir basta porque la visión de un futuro más cómodo no deja de tentar. La electrónica está llegando a una etapa donde su desarrollo futuro simplemente no será posible. ¿Alguien duda que el presidente Mayo tenía razón? Para asegurarnos, repetiré sus palabras: “La fotónica será en el siglo XXI lo que la electrónica fue en el siglo XX.”
