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Computadores baseados em luz podem se tornar uma realidade em breve

Os computadores ópticos seriam extremamente rápidos, mais eficientes em termos de energia e poderiam armazenar muito mais informações do que os eletrônicos.

Em breve, não seremos mais capazes de basear os computadores na eletrônica. Só podemos fazer o microchip tão pequeno. Em algum ponto, o chip de silício ficará tão fino que a quantidade de energia usada para realizar os cálculos irá derretê-lo. Outros modelos estão em andamento, como a computação quântica, por exemplo. Mas isso é difícil e o processo em que se baseia não é bem compreendido.

Outra opção é a computação baseada em luz, que seria extremamente rápida, mais eficiente em termos de energia e poderia armazenar muito mais informações do que as tradicionais. Uma das razões pelas quais é tão melhor é, tal sistema produz pouco ou nenhum calor . A computação óptica também pode ser adequada para aprendizado profundo, uma parte essencial dos desenvolvimentos mais recentes em I.A. Uma vez que o aprendizado profundo exige uma enorme quantidade de computação, o aumento dramático no poder de computação pode permitir que os cientistas para tomar I.A. a um outro nível.

Embora pareça futurístico, o conceito de computadores ópticos tem mais de 50 anos. Na década de 1960, o Bell Labs e outros gigantes da tecnologia investiram milhões de dólares na tentativa de tornar realidade a computação baseada em luz, com pouco para mostrar a seu favor. O que eles procuravam é uma versão computacional do Santo Graal, a luz equivalente ao transistor.

Um computador normal hoje depende de circuitos eletrônicos cuidadosamente orquestrados. Eles se ligam ou desligam conforme necessário. Enquanto a computação óptica depende da interação de feixes de luz. Isso ocorreria em um chip de computador fotônico, usando divisores de feixe para guiar a luz.

O microchip só pode crescer até certo ponto. Em breve, um sistema totalmente novo deve substituí-lo. Crédito: CSIRO, Wikimedia Commons

O problema é que os fótons operam de maneira muito diferente dos elétrons. Enquanto os elétrons lutam contra a resistência, os fótons não. Os elétrons, quando se encontram, interagem naturalmente. Os fótons, por outro lado, não influenciam muito uns aos outros. Esses problemas devem ser superados antes que possamos substituir o microchip por um fotônico. Mas de certa forma já usamos essas técnicas. Já transferimos conexão de internet via cabos de fibra ótica. E ainda assim os eletrônicos são necessários para processar a transmissão, uma vez que ela chega ao seu computador.

Agora, cientistas do Imperial College London anunciaram um desenvolvimento. Eles descobriram uma maneira de se livrar da peça eletrônica e fazer tudo com pura luz. Seus resultados foram publicados na revista Ciência . O coração de sua descoberta está no que é conhecido como óptica não linear. Isso é passar luz através de cristais ópticos para causar certos efeitos. Esses cristais permitem que os fótons interajam uns com os outros.

Você já usou um apontador laser verde? Este é um excelente exemplo. Como é difícil fazer um laser verde de forma direta, dentro do dispositivo, o laser passa por um cristal. Dentro dele, a cada dois fótons se fundem. Cada união resulta em um único fóton com o dobro da energia, permitindo que o laser fique verde. Normalmente, o efeito obtido pela óptica não linear é fraco. O que foi feito no passado é usar muito material e aumentar o efeito, até que se torne significativo. Para obter um efeito substancial, no entanto, ele deve ser executado a uma distância muito longa para ser incorporado a computadores.

A internet já viaja por cabos de fibra ótica. Como fazê-lo funcionar dentro de nossos computadores é a parte complicada. Crédito: Chaitawat, Pixababy.

Usando óptica não linear, os cientistas do Imperial College foram capazes de diminuir a distância que a luz precisava para viajar em 10.000 vezes. Então, o que seriam necessários centímetros de material agora requer apenas micrômetros dele. Observe que um micrômetro é igual a um milionésimo de um metro. Esta é a escala exata necessária para permitir que os computadores ópticos se tornem viáveis. Então como eles fizeram?

Eles espremeram a luz em uma passagem muito pequena, com apenas cerca de 25 nanômetros de largura. Ao fazer isso, a luz se tornou mais intensa à medida que os fótons dentro dela eram forçados a se fundir na curta distância. O canal também foi revestido com um polímero antes destinado ao uso em painéis solares. A parte mais emocionante, este sistema pode ser integrado em modelos de computador atuais.

Os pesquisadores também curaram outro problema com a óptica não linear. Como a luz de cores diferentes passa pelos materiais em velocidades diferentes, eles podem ficar “fora de compasso” uns com os outros. Aqui, com a luz viajando apenas uma curta distância, não há tempo para desarmonia.

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