Este chip faz clculos com luz e para a luz

Eletrnica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 08/12/2023

Processador matemtico fotnico

Os chamados processadores de luz, ou processadores fotnicos, que fazem computao usando luz em vez de eletricidade, talvez sejam a melhor alternativa para uma plataforma informtica mais veloz e com menor consumo de energia, mas ainda h obstculos a vencer.

O problema bem conhecido: A luz sensvel a qualquer tipo de obstculo, mesmo os muito pequenos. Pense, por exemplo, em como vemos os objetos quando olhamos atravs de uma janela fosca ou simplesmente quando nossos culos ficam embaados. O efeito bastante semelhante em um feixe de luz que transporta fluxos de dados em sistemas pticos: A informao, embora ainda presente, completamente distorcida e extremamente difcil de recuperar.

Mas a ajuda j est a caminho, trazida por SeyedMohammad SeyedinNavadeh e colegas da Esccia, Itlia e EUA.

SeyedinNavadeh criou chips fotnicos que calculam matematicamente a forma ideal da luz para que ela passe da maneira mais eficiente possvel por qualquer ambiente, mesmo que seja um ambiente desconhecido, como defeitos desconhecidos em um chip, ou que mude ao longo do tempo.

“Nossos chips so processadores matemticos que fazem clculos com a luz de forma muito rpida e eficiente, quase sem consumo de energia. Os feixes pticos so gerados por meio de operaes algbricas simples, essencialmente somas e multiplicaes, realizadas diretamente nos sinais luminosos e transmitidas diretamente por microantenas integradas nos chips. Esta tecnologia oferece muitas vantagens: Processamento extremamente fcil, alta eficincia energtica e uma enorme largura de banda, superior a 5000 GHz,” disse o professor Francesco Morichetti, do Instituto Politcnico de Milo.

Princpio de funcionamento e prottipo do processador de luz.
[Imagem: SeyedMohammad SeyedinNavadeh et al. – 10.1038/s41566-023-01330-w]

Computao analgica

Os dispositivos criados pela equipe so pequenos chips de silcio que funcionam como transceptores inteligentes: Trabalhando em pares, eles podem calcular de forma automtica e independente qual formato um feixe de luz precisa ter para passar por um ambiente genrico com eficincia mxima.

Alm disso, esses chips pticos conseguem gerar mltiplos feixes de luz sobrepostos, cada um com seu formato particular, e direcion-los sem que eles interfiram uns nos outros. Desta forma, a capacidade de transmisso aumenta muito.

Alm da migrao da eletrnica para a fotnica, esses processadores de luz representam uma migrao da computao digital para a computao analgica.

“Hoje, toda a informao digital, mas na verdade as imagens, os sons e todos os dados so inerentemente analgicos. A digitalizao permite um processamento muito complexo mas, medida que o volume de dados aumenta, estas operaes tornam-se cada vez menos sustentveis em termos de energia e computao. Hoje h grande interesse em retornar s tecnologias analgicas, por meio de circuitos dedicados (coprocessadores analgicos) que serviro como habilitadores para os sistemas de interconexo sem fio 5G e 6G do futuro. Nossos chips funcionam exatamente assim,” disse o professor Andrea Melloni.

“A computao analgica que utiliza processadores pticos crucial em numerosos cenrios de aplicao que incluem aceleradores matemticos para sistemas neuromrficos, computao de alto desempenho (HPC) e inteligncia artificial, computadores qunticos e criptografia, sistemas avanados de localizao, posicionamento e sensores e, em geral, em todos sistemas onde necessrio o processamento de grandes quantidades de dados em altssima velocidade,” acrescentou Marc Sorel, membro da equipe.

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