Pela primeira vez, cientistas conseguiram armazenar informações baseadas em luz como ondas de som em um chip de computador – algo que os pesquisadores comparam ao ato de se capturar a energia do raio como um trovão.
Embora isso possa soar um pouco estranho, essa conversão é crítica se quisermos mudar de nossos computadores eletrônicos atuais e ineficientes para computadores baseados em luz que movem dados à velocidade da luz.
Computadores baseados em luz ou fotônicos têm o potencial de executar processos pelo menos 20 vezes mais rápido do que o seu laptop, para não mencionar o fato de que eles não vão produzir calor ou sugar energia como dispositivos existentes.
Isto é porque eles, na teoria, processariam dados na forma de fótons em vez de elétrons. Nós dizemos “em teoria” porque, apesar de empresas como a IBM e a Intel buscarem a computação baseada em luz, essa transição é algo mais fácil de falar do que de fazer.
Codificar informações em fótons é bastante fácil – já fazemos isso quando enviamos informações via fibra óptica.
Mas encontrar uma maneira para um chip de computador ser capaz de recuperar e processar informações armazenadas em fótons é difícil para a única coisa que torna a luz tão atraente: é um processo muito rápido para os microchips existentes conseguirem ler.
É por isso que as informações baseadas em luz que voam através de cabos de internet são atualmente convertidas em elétrons, mais lentos. Mas uma melhor alternativa seria desacelerar a luz e convertê-la em som. É exatamente isso que os pesquisadores da Universidade de Sydney, na Austrália, fizeram.
“A informação em nosso chip em forma acústica viaja a uma velocidade de cinco ordens de magnitude mais lenta do que no domínio óptico”, disse o supervisor do projeto, Birgit Stiller. “É como a diferença entre os trovões e os relâmpagos”, explicou.
Isso significa que os computadores poderiam ter os benefícios dos dados fornecidos por luz – altas velocidades, sem calor causado pela resistência eletrônica e sem interferência de radiação eletromagnética -, mas também seriam capazes de retardar esses dados o suficiente para que os chips pudessem fazer algo útil com eles.
“Para que os [computadores baseados na luz]se tornem uma realidade comercial, os dados fotônicos nos chips precisam ser atrasados para que possam ser processados, encaminhados, armazenados e acessados”, disse um dos pesquisadores, Moritz Merklein.
“Este é um importante passo no campo do processamento de informações ópticas, pois este conceito cumpre todos os requisitos para [a criação de]sistemas de comunicação ópticas da geração atual e futura”, acrescentou o membro da equipe, Benjamin Eggleton.
A equipe fez isso desenvolvendo um sistema de memória que se transfere com precisão entre ondas leves e sonoras em um microchip fotônico – o tipo de chip que será usado em computadores baseados em luz.
Primeiro, a informação fotônica entra no chip como um pulso de luz, onde ele interage com um pulso de “gravação”, produzindo uma onda acústica que armazena os dados. Outro pulso de luz, chamado pulso de “leitura”, acessa esses dados de som e transmite como luz mais uma vez.
Enquanto a luz, sem impedimento, passaria pelo chip em 2 a 3 nanosegundos, uma vez armazenada como uma onda sonora, a informação pode permanecer no chip por até 10 nanosegundos, o tempo suficiente para que seja recuperada e processada.
O fato de que a equipe foi capaz de converter a luz em ondas de som não só diminuiu a velocidade, mas também facilitou a obtenção de dados. E, ao contrário das tentativas anteriores, o sistema funcionou em uma ampla largura de banda.
“Construir um buffer acústico dentro de um chip melhora a nossa capacidade de controlar a informação por várias ordens de grandeza”, disse Merklein.
“Nosso sistema não se limita a uma largura de banda estreita. Por isso, ao contrário dos sistemas anteriores, isso nos permite armazenar e recuperar informações em múltiplos comprimentos de onda simultaneamente, aumentando a eficiência do dispositivo”, acrescentou Stiller.
