PsiQuantum, una empresa de computación cuántica, anunció esta semana que convirtió su fotónica de silicio de baja pérdida en un switch óptico para centros de datos de IA, informó Tom's Hardware el 30 de octubre.
Todo switch óptico pierde algo de luz. Mientras más luz recibe, menos llega al otro lado, y esa pérdida se mide en decibeles. La óptica típica de un centro de datos tolera perder la mitad de la luz (3 dB). El switch de PsiQuantum debutó con una demostración que pierde en general solo 1,2 dB, cerca de una cuarta parte de la luz en pruebas de laboratorio, y lo logra sin amplificador. El prototipo es chico, eso sí. Tiene ocho entradas y ocho salidas (8x8), contra 32 a 300 de la competencia, aunque la empresa dice que tiene dispositivos más grandes en desarrollo.
¿Qué hace un switch óptico de circuitos?
Un switch óptico de circuitos (OCS) deja pasar la luz directo de una fibra a otra, sin convertirla en señal eléctrica ni de vuelta. Los switches normales de un centro de datos hacen esa conversión en cada salto, lo que consume energía y suma latencia. Un OCS, en cambio, mantiene un camino fijo para la luz hasta que se ordena un cambio. Su principal costo es cuánta luz se pierde al cruzarlo.
El switch de PsiQuantum usa circuitos grabados en un chip de silicio sin partes móviles, a diferencia de los microespejos (MEMS) de Google y Lumentum. Funcionaría junto a los switches de paquetes tradicionales.
Evitar esas conversiones importa más a medida que crecen los clústeres de IA, porque mover datos entre GPU se está convirtiendo rápido en un cuello de botella. La óptica ofrece más ancho de banda que el cobre, que tiene límites de alcance, aunque la escasez de láseres es un problema para esa alternativa. El objetivo es que distintos racks de GPU se comuniquen a alta velocidad y funcionen como uno solo.
Cómo se compara con la competencia
Los switches de Salience Labs e iPronics, parecidos al de PsiQuantum, usan amplificación integrada. En el caso de Salience, la pérdida es menor a 2 dB, o sea menos de 37% de la luz. Palomar, el switch de espejos de Google, también suele quedar bajo 2 dB y tiene 136 puertos. El de Salience tiene 32 y el de Lumentum 300, así que el prototipo de ocho puertos queda bastante atrás en cuántas fibras puede manejar.
| Switch | Puertos | Pérdida de inserción | Reconfiguración | Cómo conmuta |
|---|---|---|---|---|
| PsiQuantum 8x8 (demo) | 8x8 | 1,2 dB (cerca de 24% de la luz), típico en pruebas de la empresa | Menos de 3 ms | Chip de fotónica de silicio, sin amplificación ni partes móviles |
| Google Palomar | 136x136 | Típicamente bajo 2 dB (menos de 37%), 2 dB en el peor caso | Milisegundos | Espejos MEMS |
| Lumentum R300 | 300x300 | Cerca de 1,5 dB (cerca de 29%), típico al inicio de su vida útil | No informado | Espejos MEMS |
| Salience Labs OC-32M | 32x32 | Bajo 2 dB (menos de 37%) de puerto a puerto, tras la amplificación | Menos de 300 µs | Chip de fotónica de silicio con amplificación |
| iPronics ONE-32 | 32 | No publicado | Menos de 300 µs | Chip de fotónica de silicio con amplificadores ópticos |
El switch de PsiQuantum es de 8x8, con "cada entrada pudiendo alcanzar cada salida". También es "estrictamente no bloqueante", así que una conexión nueva nunca interrumpe las que ya existen. En laboratorio midió una pérdida de inserción típica de 1,2 dB, 40 dB de diafonía (cerca de 0,01% de la luz se filtra a otros puertos) y menos de 3 ms de reconfiguración, cifras que superan los "objetivos iniciales fijados para estos dispositivos". La pérdida se mide de fibra a fibra, lo que incluye meter y sacar la luz del chip pero no las pérdidas de los conectores, según dijo PsiQuantum a Tom's Hardware Premium.
La herencia de la computación cuántica
La plataforma pierde muy poca luz en cada componente, algo clave porque un computador cuántico solo tolera una cantidad limitada de luz perdida. El artículo de PsiQuantum publicado en Nature en 2025 reporta guías de onda de nitruro de silicio que pierden apenas 0,5 dB por metro (cerca de 11% de la luz por metro), divisores de 0,5 milidecibeles y cruces de 1,2 milidecibeles. Los dos últimos equivalen a unas centésimas de punto porcentual de la luz o menos cada uno.
La empresa dice además que el acople entre chip y fibra llegó a cerca de 60 milidecibeles, alrededor de 1,4% de la luz, en sus mejores resultados de laboratorio publicados, aunque sin un arreglo de fibras completo conectado. Esas cifras marcan el mejor caso para un switch de 64 puertos, no el peor, porque la luz cruza más componentes a medida que se suman puertos y las pérdidas se acumulan.
¿Cuánta pérdida es aceptable?
Depende de la óptica que haya en cada extremo del enlace. Coherent, fabricante de óptica, dice que usar un OCS puede sumar "hasta 3 dB de pérdida de inserción adicional", y que sus transceptores funcionan con eso. Lumentum le dijo a Gazettabyte que 3 dB basta para trabajar con módulos ópticos estándar FR4, DR4 y DR8, los que se usan para unir servidores de GPU y switches a distancias de 500 metros a 2 kilómetros. El 8x8 de PsiQuantum está hecho para la banda O, el rango de longitudes de onda que usan esos módulos. PsiQuantum le dijo a Semafor que su switch necesitaba una pérdida de inserción bajo 2 a 3 dB para ser viable.
El prototipo se diseñó para tráfico convencional de centros de datos y queda bastante bajo el objetivo de 3 dB de una solicitud de propuestas de Nvidia, según la empresa. Con tan pocos puertos es un vehículo de demostración, pero PsiQuantum ya tiene diseñada una versión de 64x64, una de 72x72 en camino y está "desarrollando activamente dispositivos más grandes". La empresa no quiso dar detalles de productos futuros, aunque dice que la pérdida, que podría subir un poco, seguirá siendo muy baja.
La velocidad, por ahora, pesa menos
Para los usos actuales de los OCS, la velocidad importa menos que la pérdida de inserción. Google, la que más los ha desplegado, con "decenas de miles", los usa para cambiar el tamaño de sus pods de TPU o para esquivar chips que fallan, una tarea que sus switches MEMS "en escala de milisegundos" resuelven bien. Los menos de 3 ms de PsiQuantum entran en esa clase, pero Salience e iPronics declaran menos de 300 microsegundos para sus switches amplificados. iPronics destaca esa cifra para reconfigurar la red en medio de una carga de trabajo y esconder el tiempo de conmutación mientras los chips calculan.
PsiQuantum ya tiene un material para ganar velocidad, que usa en un switch de 64 puertos para sus sistemas cuánticos, que necesitan conmutar luz a frecuencias de gigahertz. Es el titanato de bario (BTO), que cambia cómo desvía la luz cuando se le aplica voltaje. La empresa lo eligió sobre el niobato de litio, la opción más común, porque el BTO tenía el efecto más fuerte que pudo encontrar. Eso mantiene cortos los elementos de conmutación y bajas las pérdidas a velocidades cerca de un millón de veces mayores que las de la demostración. El BTO "no es necesario para el vehículo de demostración ni para los productos iniciales", que usan una plataforma de nitruro de silicio con conmutación térmica, pero es "un camino adicional hacia productos futuros más rápidos y avanzados".
Por qué PsiQuantum entra a este negocio
Fabricar miles de estos switches para aplicaciones convencionales reduciría el riesgo del empaquetado, el ensamblaje y la cadena de suministro de piezas que PsiQuantum también usa en computación cuántica. La empresa dice que la IA y la computación cuántica son "tecnologías complementarias". Cuando contrató a Rob Soderbery como vicepresidente ejecutivo en julio, dijo que él impulsaría su plataforma de fotónica de silicio, "acelerando su aplicación en redes de IA y otra infraestructura de cómputo de nueva generación". Su subsidio de la ley CHIPS se cerró en septiembre para "switches ópticos de alto rendimiento", entre otros componentes.
El cofundador Pete Shadbolt elogió el switch MEMS de Google, pero prefiere lograr una conmutación de calidad similar en un chip monolítico sin partes móviles. Nvidia tiene participación en PsiQuantum a través de su brazo de inversión NVentures y colabora con la empresa en integración GPU-QPU (procesadores gráficos y cuánticos) y en fotónica de silicio. Nvidia también entró en septiembre a la ronda de 125 millones de dólares de iPronics, rival de PsiQuantum, para desarrollar su switch óptico de segunda generación.
Hoy los OCS reconfiguran clústeres de IA dentro de Google, y la consultora Cignal AI espera que la mayoría de los despliegues siga ahí hasta el final de la década. Fuera de Google, la tecnología sigue en "prueba de concepto y ensayos tempranos". Cignal AI subió este año sus estimaciones de mercado, cerca de tres veces para 2026 y más de 40% para 2029. PsiQuantum dice que ya envió muestras y kits de prueba a varias empresas de cómputo, entre ellas fabricantes de GPU y grandes proveedores de nube.
PsiQuantum anunciaría productos comerciales "en los próximos meses", junto con novedades sobre dispositivos más grandes. Salience, su competidor, ya mostró 64 puertos en la European Conference on Optical Communication de este año y tiene productos de 128 y 256 puertos en su hoja de ruta. Las cifras de PsiQuantum no han sido verificadas de forma independiente.
