Regreso al futuro: la computación analógica puede funcionar a la velocidad de la luz

Los científicos han logrado un gran avance en la computación analógica, desarrollando un circuito electrónico programable que aprovecha las propiedades de las ondas electromagnéticas de alta frecuencia, para realizar un procesamiento paralelo complejo a la velocidad de la luz.

Un grupo de investigadores liderado por la Universidad de Tecnología de Sydney (UTS), en Australia, ha reavivado el interés por la computación analógica mediante un dispositivo que promete realizar operaciones "a la velocidad de la luz".

El nuevo estudio, publicado en la revista Nature Communications, explica el diseño y la implementación de un circuito integrado programable en el dominio de radiofrecuencia y microondas, capaz de ejecutar transformaciones clave mediante la interferencia controlada de ondas electromagnéticas.

La diferencia crucial frente al paradigma digital es física: mientras los procesadores digitales ejecutan instrucciones discretas sujetas a la conmutación de transistores y al reloj, el dispositivo analógico manipula señales continuas que se propagan y se mezclan en paralelo, por lo cual la latencia queda limitada esencialmente por el tiempo de tránsito de la onda, es decir por la velocidad de la luz en ese medio.

Física y electrónica

"Hemos unido la física y la electrónica para diseñar el primer circuito integrado de microondas programable", afirmó en una nota de prensa el profesor Mohammad-Ali Miri, uno de los autores del estudio. La computación digital convencional está limitada por factores como la conmutación de transistores, la velocidad a la que un procesador ejecuta instrucciones, la generación de calor y la eficiencia energética.

La computación analógica, por otro lado, procesa la información directamente utilizando señales continuas como ondas electromagnéticas, facilitando que muchos cálculos se realicen en paralelo y con mucha menos energía.

Los investigadores presentan un prototipo de cuatro puertos que opera en el rango de 1,5 a 3,0 GHz y que funciona con consumos del orden de cientos de microwatios, mostrando ventajas energéticas claras. También muestran que con cinco capas de fase se alcanza la universalidad para un dispositivo de cuatro puertos, algo que es relevante para la escalabilidad de la idea.

Las aplicaciones prácticas son realmente variadas: procesadores ultra-rápidos para redes inalámbricas, unidades para radares, módulos de procesamiento con menor tamaño y consumo para satélites o robótica, junto a soluciones de sensores en tiempo real para la industria.

Más cerca de la vida real

La plataforma de computación analógica es viable hoy en día y capaz de ofrecer en poco tiempo aplicaciones en el mundo real: el descubrimiento apunta a una nueva era de la informática, que opera mucho más allá de los límites de la electrónica digital convencional, utilizando menos energía y realizando cálculos masivos.

Al operar en el dominio electromagnético nativo, estos dispositivos evitan latencias y pérdidas asociadas a conversiones intermedias y pueden integrarse con hardware ya existente. Los autores destacan además que, frente a los sistemas cuánticos, esta plataforma puede implementarse con la tecnología actual y promete una llegada más rápida y sencilla al mercado.

Sin embargo, persisten desafíos técnicos: escalar a matrices mayores exige mejorar aspectos específicos y garantizar un control estable, además de integrar etapas digitales. El trabajo reabre la posibilidad de delegar operaciones matemáticas a la física de las ondas, como complemento al silicio. Si se resuelven los retos de ingeniería, la computación analógica podrá ofrecer un salto de rendimiento en tareas concretas.