Material que controla luz com luz abre nova via para computação

Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/02/2020

O novo material permitiu criar uma nova plataforma na qual os feixes de luz se comunicam através da matéria sólida, estabelecendo as bases para explorar uma nova forma de computação sem circuitos sólidos.
[Imagem: McMaster University]

Computação com luz

O futuro da computação é brilhante - literalmente.

Pesquisadores desenvolveram uma nova plataforma para a computação totalmente óptica, o que significa cálculos feitos exclusivamente com feixes de luz, tudo na velocidade máxima possível e quase sem emissão de calor.

"Atualmente, a maior parte da computação usa materiais duros, como fios metálicos, semicondutores e fotodiodos para acoplar componentes eletrônicos à luz. A ideia por trás da computação totalmente óptica é remover esses componentes rígidos e controlar a luz com a luz. Imagine, por exemplo, um robô totalmente macio, sem circuitos, alimentado pela luz do sol," explicou o professor Amos Meeks, da Universidade de Harvard, nos EUA.

A plataforma se baseia em um material não-linear, um tipo de material que altera seu índice de refração em resposta à intensidade da luz. Quando a luz brilha através de materiais desse tipo, o índice de refração no caminho do feixe aumenta, gerando seu próprio guia de ondas feito de luz.

Gel inteligente

O material translúcido incorpora moléculas responsivas à luz cuja estrutura muda quando são iluminadas, dando ao gel propriedades especiais tanto para conter os feixes de luz quanto para transmitir informações entre eles.

Normalmente, os feixes de luz vão ficando mais largos à medida que viajam, mas o gel é capaz de conter filamentos de luz laser ao longo do caminho através do material, como se a luz estivesse sendo canalizada através de um tubo.

Quando múltiplos feixes são disparados através do material, eles interagem e afetam um ao outro, mesmo a grandes distâncias e mesmo sem a sobreposição dos campos ópticos - um fato que leva a equipe a dizer que seu gel é "inteligente".

Em outras palavras, o feixe A pode inibir o feixe B, o feixe B pode inibir o feixe A, os dois podem se cancelar ou os dois podem passar sem se influenciar, essencialmente criando uma porta lógica óptica.

Embora o conceito de computação com luz seja amplo e em desenvolvimento, esta nova tecnologia introduz uma plataforma promissora e simples.
[Imagem: Derek R. Morim et al. - 10.1073/pnas.1902872117]

Computação totalmente óptica

A interação entre esses filamentos de luz pode ser iniciada, interrompida, gerenciada e lida, produzindo uma saída previsível em alta velocidade: Uma forma de informação que pode ser desenvolvida em uma forma de computação sem circuitos sólidos, ou computação fotônica.

"Embora estejam separados, os feixes de laser ainda veem um ao outro e mudam em decorrência disso," disse o pesquisador Kalaichelvi Saravanamuttu, da Universidade McMaster, no Canadá. "Podemos imaginar, a longo prazo, projetar operações computacionais usando essa capacidade de resposta inteligente".

"Não apenas podemos projetar materiais fotorresponsivos que alternam reversivelmente suas propriedades ópticas, químicas e físicas na presença de luz, mas também podemos usá-los para criar canais de luz, ou feixes autoaprisionados, que podem guiar e manipular a luz," acrescentou o pesquisador Derek Morim.

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