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Inside a fusion reactor, plasma, the superheated gas that fusion depends on, is held in place by magnetic fields, and its conditions can shift quickly. On a new superconducting chip, data from a real tokamak has just gone through at full speed: about one million samples per second, with the chip keeping up.
Dentro de un reactor de fusión, el plasma, el gas sobrecalentado del que depende la fusión, se mantiene en su sitio mediante campos magnéticos, y sus condiciones pueden cambiar con rapidez. En un nuevo chip superconductor acaban de procesarse, a plena velocidad, datos de un tokamak real: unas un millón de muestras por segundo, sin que el chip se quedara atrás.
The bottleneck is computing. Real-time monitoring requires machines that can digest enormous volumes of data almost instantly, and conventional silicon-based systems struggle to do that fast enough. The chip was designed by researchers at Brookhaven National Laboratory, a US Department of Energy lab, with the Princeton Plasma Physics Laboratory, the DIII-D National Fusion Facility and Colorado company Great Sky. Its superconducting circuits are arranged to mimic the connections found in the human brain, which is why the team describes it as brain-inspired.
El cuello de botella es la computación. La monitorización en tiempo real requiere máquinas capaces de digerir volúmenes enormes de datos casi al instante, y los sistemas convencionales basados en silicio no llegan a hacerlo con la suficiente rapidez. El chip fue diseñado por investigadores del Laboratorio Nacional Brookhaven, un laboratorio del Departamento de Energía de Estados Unidos, junto con el Laboratorio de Física del Plasma de Princeton, la instalación nacional de fusión DIII-D y la empresa de Colorado Great Sky. Sus circuitos superconductores están dispuestos para imitar las conexiones del cerebro humano, y por eso el equipo lo describe como inspirado en el cerebro.
The tests were run on data from the DIII-D tokamak, a fusion research facility in California run by General Atomics. Two of them asked the chip to spot unusual plasma activity and predict disruptions. The team reports that the chip detected unusual behavior and predicted instabilities in lab tests. A third experiment used simulated data from TORAX, a tokamak core transport simulator developed by Google DeepMind's fusion team, in which the chip predicted the onset of sawtooth instabilities, rapid changes in plasma conditions. The results suggest that superconducting neural networks could eventually support real-time plasma monitoring and stabilization.
Las pruebas se realizaron con datos del tokamak DIII-D, una instalación de investigación en fusión situada en California y gestionada por General Atomics. Dos de ellas pidieron al chip detectar actividad inusual del plasma y predecir perturbaciones. El equipo informa de que el chip detectó comportamientos inusuales y predijo inestabilidades en pruebas de laboratorio. Un tercer experimento utilizó datos simulados de TORAX, un simulador de transporte en el núcleo de tokamaks desarrollado por el equipo de fusión de Google DeepMind, en el que el chip predijo el inicio de inestabilidades en dientes de sierra, es decir, cambios rápidos en las condiciones del plasma. Los resultados sugieren que las redes neuronales superconductoras podrían acabar respaldando la monitorización y la estabilización del plasma en tiempo real.
What changes is the speed of the control loop. For operators of future fusion reactors, a faster and more reliable way to watch plasma and flag trouble before it grows would be a practical gain. The timeline: a chip with a neural network 10 times larger is planned, to be presented at Brookhaven in early 2027, then tested at DIII-D during fusion experiments later that year. The same kind of chip could, according to Great Sky, find uses in quantum computing, cybersecurity and high-speed X-ray data analysis, but no commercial date has been announced.
Lo que cambia es la velocidad del bucle de control. Para los operadores de futuros reactores de fusión, una forma más rápida y fiable de vigilar el plasma y señalar problemas antes de que crezcan supondría una ventaja práctica. El calendario: está previsto un chip con una red neuronal 10 veces mayor, que se presentará en Brookhaven a comienzos de 2027 y se probará después en DIII-D durante experimentos de fusión a finales de ese año. Según Great Sky, el mismo tipo de chip podría encontrar aplicaciones en computación cuántica, ciberseguridad y análisis de datos de rayos X de alta velocidad, pero no se ha anunciado ninguna fecha comercial.
“This is just the beginning,” said Jeff Shainline, Great Sky's founder and CEO. For now, the chip is a laboratory prototype, and the question is whether its results hold up when the larger version meets a real reactor's experiments.
«Esto es solo el comienzo», afirmó Jeff Shainline, fundador y director ejecutivo de Great Sky. Por ahora, el chip es un prototipo de laboratorio, y la incógnita es si sus resultados se sostendrán cuando la versión más grande se enfrente a los experimentos de un reactor real.