Criada calculadora que faz contas usando apenas luz

Redação do Site Inovação Tecnológica -  31/07/2018

Toda a técnica de fabricação consiste em cruzar os dois tipos de nanofios, para que eles possam interagir com a luz, cada um à sua maneira. [Imagem: He Yang et al. - 10.1126/sciadv.aar7954]

Calculadora de luz

As calculadoras digitais foram uma das primeiras "maravilhas da eletrônica" que a miniaturização colocou nas mãos da maior parte das pessoas.

Agora, conforme caminhamos da eletrônica para a fotônica - a computação que usa luz em vez de eletricidade -, já podemos contar com as primeiras versões de luz desses dispositivos tão práticos.

A primeira calculadora totalmente óptica - que funciona apenas com luz - acaba de ser fabricada por He Yang e seus colegas da Universidade de Aalto, na Finlândia.

Ela ainda não está pronta para ir para as prateleiras, mas a demonstração da fotônica realizando todas as operações lógicas, os blocos básicos de toda a computação, mostra que há de fato um caminho de luz pela frente.

• Processador troca elétrons por luz para ficar mais rápido

Fotônica com semicondutores

Para construir a calculadora, Yang sintetizou dois tipos de nanofios semicondutores, um de fosfeto de índio (InP) e outro de arseneto de alumínio-gálio (AlGaAs).

Os nanofios são tão finos que se comportam como estruturas unidimensionais, funcionando como minúsculas antenas para a luz.

O passo essencial é "pentear" os nanofios depois que eles são sintetizados, o que permite estabelecer os cruzamentos entre eles para permitir que a luz de cada um interfira na luz do outro, a fim de executar os cálculos.

"As estruturas unidimensionais e de barra transversal são o núcleo de nossos cálculos porque permitem que a luz de entrada escolha com qual nanofio ela interage - ou com o fosfeto de índio ou com o arseneto de alumínio-gálio," explicou Yang.

Dependendo da entrada - neste caso a direção da luz polarizada linearmente e seu comprimento de onda - os nanofios interagem ou não com a luz. Na prática, isso é semelhante ao funcionamento das antenas usadas nos antigos receptores de rádio: Eles só recebem sinais quando apontam na direção ideal, tipicamente para cima.

Como a resposta dos diferentes nanomateriais é diferente, a saída de luz da estrutura de nanofios pode ser chaveada com diferentes comprimentos de onda e direções da luz para a realização das operações lógicas - por enquanto, a calculadora fotônica só faz adição e subtração.

• Cálculos matriciais feitos com luz prometem acelerar inteligência artificial

Bibliografia:

Nanowire network-based multifunctional all-optical logic gates
He Yang, Vladislav Khayrudinov, Veer Dhaka, Hua Jiang, Anton Autere, Harri Lipsanen, Zhipei Sun, Henri Jussila
Science Advances
Vol.: 4, no. 7, eaar7954
DOI: 10.1126/sciadv.aar7954