Computação com luz é feita dentro de fibra óptica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/01/2024

A computação com luz se entende bem tanto com os circuitos eletrônicos convencionais quanto com a computação quântica.
[Imagem: Heriot-Watt University]

Processadores de luz

Cientistas descobriram uma nova maneira poderosa de programar circuitos computacionais que funcionam com luz, em vez de eletricidade, e que são essenciais para o desenvolvimento de tecnologias futuras, como redes de comunicações invioláveis e computadores quânticos ultrarrápidos.

"A luz pode transportar muita informação, e os circuitos ópticos que computam com luz - em vez de eletricidade - são vistos como o próximo grande salto na tecnologia informática," disse o professor Mehul Malik, da Universidade de Edimburgo, na Escócia.

A equipe de Malik pegou fibras ópticas comerciais, utilizadas em todo o mundo para transportar os dados da internet para nossas casas e empresas, e tirou proveito do comportamento natural de dispersão da luz dentro dessas fibras para construir e programar circuitos computacionais ópticos lá dentro, de maneira altamente precisa.

"Quando a luz entra em uma fibra óptica, ela é espalhada e misturada de maneiras complexas," explicou o professor Malik. "Ao aprender este processo complexo e moldar com precisão a luz que entra na fibra óptica, descobrimos uma maneira de projetar cuidadosamente um circuito para a luz dentro dessa desordem."

Estrutura dos circuitos fotônicos construídos dentro da fibra óptica.
[Imagem: Suraj Goel et al. - 10.1038/s41567-023-02319-6]

Tecnologias fotônicas

Hoje, o desenvolvimento das tecnologias de computação com luz se baseia principalmente em processadores fotônicos, que são chips que trocam as fiações dos processadores convencionais por guias de onda, caminhos capazes de conduzir a luz e então realizar os cálculos.

Substituir esses chips, que são grandes e complexos, por circuitos dentro de uma fibra óptica, tem inúmeras vantagens em inúmeros aspectos, da miniaturização e da redução dos custos à possibilidade de integração com os computadores atuais e com os futuros computadores quânticos.

De fato, os pesquisadores demonstraram como seus circuitos ópticos programáveis podem ser usados para manipular o entrelaçamento quântico, o fenômeno quando duas ou mais partículas - como fótons de luz - permanecem interconectadas mesmo quando estão separadas por qualquer distância. O entrelaçamento desempenha um papel importante em muitas tecnologias quânticas, como a correção de erros dentro de um computador quântico e a habilitação dos tipos mais seguros de criptografia quântica.

"Nós podemos codificar muita informação numa única partícula de luz," explicou Malik. "Na sua estrutura espacial, na sua estrutura temporal, na sua cor. E, se você puder computar com todas essas propriedades de uma vez, isso desbloqueará uma enorme quantidade de poder de processamento."

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