VALÈNCIA. Andrea Melloni dirige el grupo de Dispositivos Fotónicos de la Politécnica de Milán desde donde contribuye a definir los nuevos modelos de producción de chips en Europa. Transmitir información usando la luz es algo que viene haciéndose desde hace décadas, fundamentalmente a través de fibra óptica, pero todavía debe superar en algunos puntos los inconvenientes de saltar a la electrónica para continuar el camino.
El gran objetivo de la industria es acabar con esas aduanas tecnológicas, de modo que la luz manifieste todo su potencial desde el principio hasta el final del proceso de comunicación, sin intermediarios. Hace cinco años, Andrea Melloni y José Capmany revolucionaron el campo de la fotónica con una investigación sobre chips fotónicos reprogramables que acaba de desembocar en la entrada del gigante Nvidia como inversor estratégico en la valenciana iPronics.
- Su última publicación científica trata sobre chips fotónicos, ¿en qué punto se encuentra esta tecnología?
- Es una investigación realizada para una empresa. Llevo mucho tiempo trabajando en esto y veo que el interés crece, debido a que tendrá algunas ventajas en tierra, pero especialmente en las comunicaciones tierra-satélite, avión-tierra y avión-satélite. La necesidad de transferir datos sigue aumentando y pasar a las comunicaciones ópticas, como las que se están desarrollando en el entorno valenciano, es algo que estamos obligados a hacer. No hay otra opción.
- Esa es una afirmación contundente...
- Para la transmisión de datos, desde mi punto de vista, no hay otra opción, insisto. Tras iniciar el proyecto para esa empresa, obviamente, agregamos algo más de investigación científica y descubrimos, además, una manera de mitigar el efecto de la turbulencia atmosférica sobre la luz.
- Alto, eso es una gran noticia. ¿Conseguiremos que las comunicaciones ópticas de larga distancia en el espacio libre no se vean afectadas por las condiciones atmosféricas?
- En el espacio libre, a una distancia de 10 kilómetros, el haz óptico está realmente distorsionado. Así que tenemos que pensar en algo como regeneradores similares a los que se usan en fibra óptica. Cuando cruzas el océano, colocas un amplificador cada 70 kilómetros de fibra óptica, más o menos. Se está pensando seriamente en ir de tierra a satélites en órbita terrestre baja y saltar de satélite en satélite a largas distancias para luego bajar.
Mientras estás fuera de la atmósfera, no hay problema, pero entre dos puntos en la superficie es difícil decirlo en tecnología, especialmente si están muy alejados, porque se necesita visibilidad directa y la curvatura de la Tierra desempeña ahí un papel. Si hace buen tiempo, puede no haber ningún problema, si empieza a haber niebla o lluvia, existen otras alternativas como la fibra y los enlaces de radiofrecuencia. Todo debe funcionar en conjunto y cooperar. Actualmente existen varios proyectos a nivel de red en los que se realiza una parte en fibra óptica, otra en radiofrecuencia y luego se pasa a la óptica de espacio libre.
- En aviación y defensa, ¿serán las comunicaciones ópticas una alternativa en el futuro?
- Desde luego, la interferencia electrónica que la gente usa contra drones y aviación no funciona con la óptica. Pero el enlace debe estar en línea de visión. Si interpones algo, la comunicación desaparece.
- Has trabajado con José Capmany, de la UPV, en fotónica programable. ¿Por qué es tan revolucionaria?
- José Capmany y yo trabajamos en el mismo campo y fuimos coautores de un artículo fundamental publicado en Nature en 2020. La posibilidad de tener un dispositivo que pueda ser reprogramado cambió la ingeniería electrónica en la década de 1970. Ahora se está produciendo ese cambio en la fotónica: estamos empezando a tener chips fotónicos programables. Eso supone un verdadero cambio de paradigma, porque es más fácil programar algo que diseñarlo. Hay mucha gente capaz de programar un ordenador, pero no mucha capaz de construir uno. En fotónica, muy pocos son capaces de diseñar un chip fotónico, pero si es de propósito general y la gente puede programarlo, es un cambio radical. Creo en esto ante todo.
Otro tema que está causando furor en nuestra comunidad son los tests: una vez que se construye el chip y se empaqueta, hay que probarlo para entender si funciona correctamente o no. Fabricar un chip supone un gran esfuerzo, pero al final el coste del chip en el producto es probablemente del 5%. Colocarlo dentro de un embalaje y probar si funciona correctamente representa entre el 75% y el 80% del coste en fotónica. La electrónica se dio cuenta de esto hace muchos años y desarrolló técnicas increíbles. No querrás empaquetar y venderle a un cliente un dispositivo que no funcione.
- ¿Qué necesitaremos para evitar un rechazo por parte de las operadoras de telecomunicaciones a tecnologías que pueden cuestionar en el futuro el protagonismo de las infraestructuras de radiofrecuencia y redes de fibra óptica?
- No creo que a la gente de alto nivel en las redes les importe la tecnología. Quieren transportar datos a bajo coste, por fibra óptica o en el espacio libre, como sea. No creo que la óptica de espacio libre pueda sustituir a la fibra. La fibra seguirá constituyendo una infraestructura en crecimiento. Pero para aplicaciones como la comunicación de última milla y los espacios industriales, la óptica de espacio libre puede desempeñar un papel importante. Se está considerando seriamente usarla para la comunicación en espacio libre en los centros de datos porque no es necesario colocar cables alrededor.
- La industria tiene muchas tecnologías de comunicación sin cable a su alcance, pero ninguna es la ganadora ahora mismo. La comunicación óptica en espacio libre será otra opción más. ¿Qué beneficios aportarán las comunicaciones ópticas a estos clientes industriales que necesitan una gran capacidad de datos?
- Si tienes que mover muchos datos, no hay otra opción. El alto volumen de datos es la principal razón para utilizar la óptica. Es esa la razón por la que los centros de datos y las grandes infraestructuras industriales necesitarán chips fotónicos: para conectar grandes máquinas y sistemas similares.
La transmisión de datos es solo una parte de la historia. Se necesita un medio para llevar bits de un punto a otro, y luego está el procesamiento de datos, que actualmente se realiza completamente por medios electrónicos. No obstante, especialmente si se utilizan velocidades de bits muy altas, los componentes electrónicos se vuelven más caros y consumen más energía. La fotónica ayuda a la electrónica en el procesamiento de información. Esa es la parte importante desde mi punto de vista.
- ¿Los reguladores y los políticos comprenden las implicaciones que los avances en las comunicaciones ópticas pueden tener en el futuro?
- Soy de Italia, y si miro a España, la respuesta es absolutamente sí. Si miro a Italia, la respuesta es no. Actualmente, el 99% del mercado comercial corresponde a transceptores para comunicaciones ópticas en centros de datos. Pero la fotónica está penetrando en muchos otros campos, médicos y de cualquier otro tipo, donde reside el 99% de la investigación y las posibilidades. En cuanto la tecnología se popularice y resulte conveniente por su coste y rendimiento, los políticos reaccionarán, sin duda.
- La valenciana iPronics ha desarrollado hardware y software para sus chips fotónicos programables. Cuando le pregunté si consideraban abrir el software para que otras empresas desarrollen posibilidades en el futuro, me dijo que lo están considerando. ¿Cuál es su consejo? ¿Es una oportunidad para mantener la ventaja competitiva del mercado, o es momento de abrirse y crear una nueva economía?
- Esa pregunta se puede aplicar al software, pero también a la tecnología y a la fase de la producción del chip. Debes ser valiente, porque los competidores pueden tomar lo que has hecho y desarrollarlo más rápido. También existe el riesgo de que, si no funciona exactamente como la gente espera, se pierda reputación y credibilidad. Es una decisión difícil para ellos. Pero hay mucha más gente capaz de programar que de diseñar y construir. Si abres esto, le das a todos la posibilidad de crear aplicaciones.
- Su modelo de negocio futuro tiene similitudes con el de Nvidia: crear tecnología y añadir capas de software y servicios, manteniendo el chip como eje central.
- Sí, la clave es proporcionar el motor. Por eso un chip electrónico cuesta casi nada por unidad, porque todo el mundo lo quiere y todo el mundo puede usarlo. Eso aún no ocurre en la fotónica. Si te doy un chip fotónico, ¿qué puedes hacer? Nada todavía. Así que necesitamos dar este paso. Otro punto es que mucha gente todavía piensa que los chips fotónicos pueden hacerlo todo. Es otra tecnología con capacidad específica, hay que rodearlos de componentes electrónicos y software, controlar la temperatura y tener cuidado con las tensiones mecánicas. Es un campo multifísico y multidisciplinario. Todas las tecnologías del mundo se dirigen hacia la multifísica y la multidisciplinariedad: dispositivos médicos, microfluídica, todo necesita otras tecnologías. Así que no tenemos que pensar en "fotónica, punto final". Aunque la fotónica es una pieza que realmente puede cambiar el sistema.
- La IA ha añadido más complejidad.
- Tengo en mente una frase de Leibniz de hace tres o cuatro siglos: dijo que el razonamiento, el pensamiento, es cálculo, por lo tanto, el cálculo es razonamiento. Si la fotónica realiza el procesamiento y el cálculo, puede realizar el razonamiento que constituye la base de la IA. Es un poco arriesgado, pero sigo entusiasmado después de tantos años en este campo. Las cosas están cambiando y somos personas afortunadas.
