Lasers podem deixar computadores um milhão de vezes mais rápidos

Stephen Alvey / Michigan Engineering

Uma nova técnica promete fazer com que a computação seja até um milhão de vezes mais rápida do que é atualmente, através do uso do laser na propagação de informações.

Mil milhões de operações por segundo é bom, mas um bilião de operações por segundo é ainda melhor. Esta é a promessa de uma nova técnica que usa pulsos de luz laser como unidades fundamentais da computação, os bits.

Esta técnica pode alternar os estados “1” e “0” mil biliões de vezes por segundo, sendo cerca de um milhão de vezes mais rápida do que os bits nos computadores atuais.

O estudo foi liderado pelo professor de física Rupert Huber, da Universidade de Regensburg, na Alemanha, e contou com a colaboração de investigadores da Universidade de Marburg, na Alemanha, e da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos.

Todas as tarefas desempenhadas por computadores convencionais são traduzidas numa coleção muito elaborada de operações de “1” ou “0”. Atualmente, um computador típico consegue usar bits de silício para realizar mais ou menos mil milhões dessas operações por segundo.

No entanto, no novo estudo, publicado na Nature, os investigadores pulsaram luz laser infravermelha em chips de tungsténio e selénio, permitindo que alternassem entre “1” e “0” como um processador normal de computador, só que um milhão de vezes mais rápido.

Mas como funciona? O segredo está na forma como os eletrões se comportam nessa estrutura de tungsténio e selénio. Na maioria das moléculas, os eletrões em órbita podem saltar para vários estados quânticos diferentes, chamados de “pseudospins”, quando são estimulados. Quando não são estimulados, os eletrões ficam juntos à molécula.

A estrutura de selénio-tungsténio tem apenas dois “caminhos” em torno das quais os eletrões estimulados podem percorrer. Com a orientação da luz infravermelha, o eletrão salta para a primeira “pista”. Com uma orientação diferente, salta para a outra.

Os pulsos de luz adicionais podem também empurrar eletrões de um lado para o outro entre duas pistas antes de terem oportunidade de voltar para um estado não estimulado. Estes “empurrões” são a própria computação que neste tipo de material pode acontecer muito mais rápido do que nos chips contemporâneos.

Os investigadores também levantaram a possibilidade de a estrutura de selénio-tungsténio ser usada para computação quântica à temperatura ambiente. No entanto, esta hipótese é teoricamente impossível, já que nesta estrutura os eletrões não conseguem estar em ambas as trilhas simultaneamente – característica necessária para os cálculos de computação quântica.

A ideia de um computado quântico à temperatura ambiente é, portanto, hipotética. Além disso, as operações clássicas que a equipa realizou foram apenas uma demonstração do conceito, o que significa que a estrutura ainda não foi testada. Os cientistas precisam ainda de provar que o chip pode ser usado num computador.

Ainda assim, esta experiência pode abrir portas para uma computação convencional ultra rápida, e talvez para uma computação quântica eficiente.