Créditos: Skoltech

Adeus, transístor! Switches ópticos podem oferecer desempenho até mil vezes melhor

Aceleradores ópticos usam luz como meio de troca de informações ao invés da eletricidade

A IBM, junto com pesquisadores russos, pesquisaram e desenvolveram switches ópticos que podem ser até mil vezes mais eficientes que os tradicionais transistores que equipam semicondutores atualmente. A pesquisa, publicada na revista Nature, mostra que foi dado um passo em direção a computação baseada em luz, que mostra-se mais rápida, e mais eficiente, comparada a tecnologia atual.

O princípio básico de funcionamento não é tão complexo: a luz é rápida, é o método de troca de informações mais rápido, atualmente. Os switches ópticos fazem uso da luz para realizar operações de entrada e saída, enquanto os tradicionais transistores utilizam eletricidade. Os transistores tradicionais mudam seu estado, variando entre 1 e 0, após uma tensão forte o suficiente é aplicada a ele, enquanto no switches ópticos, essa mudança pode ocorrer com a menor quantidade de luz possível, um fóton. Aumenta a eficiência, e muito, comparada aos transistores tradicionais.

A descoberta mais surpreendente foi que poderíamos acionar o switches óptico com a menor quantidade de luz, um único fóton

Diz o autor do estudo  Pavlos Lagoudakis , físico do  Instituto Skolkovo de Ciência e Tecnologia  em Moscou.

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Salto também para a computação quântica

Isso naturalmente tem implicações na eficiência energética e nas temperaturas de operação, o que pode permitir que os sistemas ópticos substituam os baseados em transistores não apenas quando velocidades mais rápidas são necessárias, mas também quando há restrições de resfriamento, ruído energético ou eletrônico para a implantação do sistema. Mostrando que switches ópticos podem ser ótimos para a aplicação em computadores quânticos. Na verdade, espera-se que as soluções de computação quântica exijam o desenvolvimento paralelo de dispositivos de sinalização óptica que reduzem a interferência externa e permitem uma comunicação mais rápida e estável entre sistemas quânticos escaláveis. Portanto, esse desenvolvimento é importante não apenas para sistemas de computação tradicionais baseados em Turing.

O funcionamento dos switches ópticos é baseado em lasers e espelhos. Os cientistas desenvolveram uma película de polímero semicondutor orgânico de 35 nanômetros de largura, que então posicionaram entre dois espelhos altamente reflexivos (os pesquisadores chamam isso de microcavidade). Os espelhos atuam como gaiolas para dois lasers que atingem a película do polímero, mantendo sua luz presa dentro deste sanduíche de espelhos e o polímero - atingindo o máximo possível da superfície do polímero por meio de milhões e até trilhões de reflexos entre os dois espelhos, cobrindo assim a superfície do polímero. A adição das duas folhas de material espelhado aumenta passivamente o alcance dos lasers, o que resulta em um consumo de energia muito menor do que se os lasers fossem guiados por toda a superfície.

 

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Os dois lasers necessários para a operação do switch óptico têm a forma de um laser brilhante e um laser fraco. A bomba de laser essencialmente interage com a microcavidade, seus fótons de alta potência acoplam-se aos excitons (uma forma exótica de elétron) para formar aglomerados de exciton-polaritons . Esses aglomerados, que são essencialmente coleções de partículas, apresentam um comportamento exótico no sentido de que podem e agem como um único átomo. Quando exibem esse comportamento, são chamados de condensados ??de Bose-Einstein. E é aqui que o laser fraco entra na equação: ele essencialmente interage com esses condensados ??de Bose-Einstein, permitindo que eles alternam entre dois estados mensuráveis, que atuam como o binário 1 e 0 da computação clássica.

Pode demorar...

Pavlo Lagoudakis afirma que, embora seus resultados sejam extremamente positivos, os sistemas reais de computação e comutação baseados em luz ainda estão longe de serem implantados. Lagoudakis diz,

Demorou 40 anos para o primeiro transistor eletrônico entrar em um computador pessoal e o investimento de muitos governos e empresas e milhares de pesquisadores e engenheiros. Muitas vezes não se compreende quanto tempo leva para uma descoberta na pesquisa da física fundamental entrar no mercado.

 No entanto, o caminho parece estar se abrindo para mais um salto incrível no desempenho de sistemas de computação clássica ou quântica - um fóton por vez.

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Fonte: Tom’s Hardware
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  • Redator: Mateus Lecchi

    Mateus Lecchi

    Um jogador de carteirinha, consumidor de séries, conteúdo sobre hardware, consoles, smartphones e mais! Engenheiro Civil que se tornou desenvolvedor PHP. Do interior do Espírito Santo, sempre jogando, desenvolvendo. ;)

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