Memória magneto-óptica faz cálculos super rápidos e dura uma vida

Redação do Site Inovação Tecnológica - 21/01/2025

Ilustração conceitual de um chip com as memórias fotônicas, que funcionam com luz em vez de eletricidade.
[Imagem: Gerado por IA/Gemini]

Memórias magneto-ópticas

A computação fotônica, com seus processadores de luz, parece ser a maior esperança para evitar a morte da Lei de Moore, que tem ditado o processo de miniaturização da eletrônica desde o seu advento.

Uma das abordagens mais promissoras é a computação na memória, que, claro, requer o uso de memórias fotônicas. Passar sinais de luz por essas memórias torna possível executar operações quase instantaneamente. Mas ainda há desafios a vencer, como velocidades de comutação abaixo da velocidade teórica esperada e limitações na programabilidade.

Agora, uma equipe internacional de pesquisadores desenvolveu uma plataforma fotônica inovadora para superar essas limitações.

Paolo Pintus e seus colegas lançaram mão de um material magneto-óptico, cujas propriedades ópticas mudam dinamicamente em resposta à aplicação de campos magnéticos externos. O material é conhecido como granada de ítrio-ferro (YIG) modificada com o elemento cério (Ce:YIG) - uma granada é um mineral da categoria dos silicatos, utilizado, entre muitos outros casos, em experimentos de levitação quântica e na produção de luz em LEDs de DNA

Ao empregar pequenos ímãs para armazenar os dados e controlar a propagação da luz dentro do material, a equipe criou uma nova classe de memórias magneto-ópticas. Essa plataforma inovadora aproveita a luz para executar cálculos em velocidades significativamente maiores e com eficiência muito maior do que pode ser alcançado usando a eletrônica tradicional.

"Esses materiais magneto-ópticos exclusivos tornam possível usar um campo magnético externo para controlar a propagação da luz através deles," disse Pintus. "Neste projeto, usamos uma corrente elétrica para programar microímãs e armazenar dados. Os ímãs controlam a propagação da luz dentro do material Ce:YIG, permitindo-nos executar operações complexas, como multiplicação de matriz-vetor, que está no cerne de qualquer rede neural."

As memórias de luz têm-se mostrado promissoras há algum tempo, mas este é o melhor resultado até agora.
[Imagem: Denis G. Baranov et al. - 10.1364/OPTICA.4.001457]

Futuro próximo

A nova memória de luz apresentou velocidades de comutação 100 vezes mais rápidas do que as memórias fotônicas integradas de última geração. Alem disso, elas consomem cerca de um décimo da energia do que suas equivalentes e podem ser reprogramadas várias vezes para executar tarefas diferentes.

Enquanto as memórias ópticas de última geração atuais têm uma vida útil limitada e podem ser regravadas por volta de 1.000 vezes, a equipe demonstrou que suas memórias magneto-ópticas podem ser reescritas mais de 2,3 bilhões de vezes, o que equivale a uma vida útil potencialmente ilimitada.

A equipe afirma que seus resultados e seus protótipos podem marcar o início de uma revolução na computação óptica, abrindo caminho para aplicações práticas em um futuro próximo.

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