Transístor quântico estará nos computadores em 2017

Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/11/2011

Os transistores quânticos Túnel-FET podem ser fabricados com filmes semicondutores ultrafinos ou com nanofios.
[Imagem: EPFL]

Computadores quânticos

Muito antes que os computadores quânticos se tornem realidade, a mecânica quântica poderá ajudar a transformar os computadores tradicionais em supermáquinas.

Um avanço demonstrado por pesquisadores da IBM e do Instituto Politécnico Federal de Lausanne, na Suíça, promete que, em 2017, os fenômenos quânticos ajudarão a diminuir o consumo de energia dos equipamentos eletrônicos por um fator de 100.

Como o grande limitador ao aumento de velocidade dos processadores é justamente o elevado consumo de energia - e, por decorrência o calor dissipado por eles - é de se esperar um aumento equivalente na velocidade de processamento.

Há poucos dias, a IBM anunciou uma tecnologia que usa metal líquido para retirar calor dos processadores, afirmando que isso permitiria colocar um supercomputador atual dentro de um celular "em poucos anos."

Agora os pesquisadores resolveram marcar data: 2017.

Transístor quântico

O segredo está em um novo tipo de transístor, o elemento fundamental de toda a eletrônica, chamado Túnel-FET, ou TFET.

O termo túnel se refere ao fenômeno do tunelamento quântico, pelo qual uma partícula consegue atravessar uma barreira física - este fenômeno já é largamente utilizado, por exemplo, nos microscópios eletrônicos de tunelamento. FET é uma sigla em inglês para transístor de efeito de campo.

A tecnologia atual é baseada nos transistores de efeito de campo, onde um fluxo de elétrons ativa ou desativa o transístor - um fluxo de bilhões de elétrons, que esquenta tudo por onde passam.

No transístor, duas câmaras são separadas por uma barreira de energia. Na primeira, uma horda de elétrons fica esperando quando o transístor está desligado (indicando um 0 binário, por exemplo). Quando é aplicada uma tensão, eles cruzam a barreira de energia, ativando o transístor. É o que se chama de injeção termal.

Ocorre que alguns elétrons acabam cruzando essa barreira antes da hora, mesmo que aparentemente não tivessem energia para tanto. Esse é o efeito túnel, que sempre atrapalhou o funcionamento dos transistores.

Agora o problema virou solução.

Esta é uma versão de transístor quântico construído pela IBM usando nanofios.
[Imagem: IBM Research]

Efeito túnel

Estreitando a barreira do transístor torna-se possível amplificar o efeito quântico e passar a basear o funcionamento do transístor inteiro nesse tunelamento - é a chamada injeção por tunelamento.

Com isto, a energia necessária para que os elétrons cruzem a barreira é reduzida drasticamente.

"Substituindo o princípio do transístor de efeito de campo tradicional pelo efeito túnel, pode-se reduzir a tensão dos transistores de 1 volt para 0,2 volt," afirmou o Dr. Adrian M. Ionescu, que está desenvolvendo o Túnel-FET juntamente com Heike Riel.

Híbrido clássico-quântico

Esta é, na verdade, uma abordagem híbrida, ainda um passo aquém de um verdadeiro "transístor atômico", demonstrado recentemente por pesquisadores australianos e finlandeses.

Mas justamente isto torna sua adoção mais rápida, uma vez que os processadores poderão ser construídos com FETs e Túnel-FETs convivendo no mesmo chip.

"Os protótipos atuais foram construídos em ambiente pré-industrial. Nós podemos razoavelmente esperar vê-los em produção em massa por volta de 2017," disse Ionescu.

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