As portas lógicas são os blocos de construção fundamentais dos computadores, e os pesquisadores da Universidade de Rochester desenvolveram os mais rápidos já criados. Ao eliminar o grafeno e o ouro com pulsos de laser, os novos portões lógicos são um milhão de vezes mais rápidos do que os dos computadores existentes, demonstrando a viabilidade da “eletrônica de ondas de luz”.
As portas lógicas recebem duas entradas, comparam-nas e, em seguida, emitem um sinal com base no resultado. Eles podem, por exemplo, emitir um 1 se ambos os sinais de entrada forem 1 ou 0, ou se um ou nenhum deles for 1, entre outras “regras”. Bilhões de portas lógicas individuais são amontoadas em chips para criar processadores, memória e outros componentes eletrônicos.
As portas lógicas não funcionam instantaneamente - há um atraso da ordem de nanossegundos enquanto processam as entradas. Isso é rápido o suficiente para computadores modernos, mas sempre há espaço para melhorias. E agora os novos portões lógicos da equipe de Rochester os surpreendem, processando informações em meros femtossegundos, que são um milhão de vezes mais curtos que nanossegundos.
Para atingir essas velocidades extremas, a equipe fez junções que consistem em um fio de grafeno conectando dois eletrodos de ouro. Quando o grafeno foi atingido com pares sincronizados de pulsos de laser, os elétrons no material foram excitados, enviando-os em direção a um dos eletrodos, gerando uma corrente elétrica.
Ao ajustar a fase dos pulsos de laser, a equipe conseguiu gerar uma explosão de um dos dois tipos de portadores de carga, que se somam ou se anulam - o primeiro pode ser considerado uma saída 1 e o último um 0. O resultado final é uma porta lógica ultrarrápida, marcando a primeira prova de conceito de um campo ainda teórico conhecido como eletrônica de ondas luminosas.
“Provavelmente levará muito tempo até que esta técnica possa ser usada em um chip de computador, mas pelo menos agora sabemos que a eletrônica de ondas luminosas é praticamente possível”, disse Tobias Boolakee, pesquisador principal do estudo.
Se esses tipos de dispositivos eletrônicos de ondas luminosas chegarem ao mercado, eles podem ser milhões de vezes mais rápidos do que os computadores atuais. Atualmente medimos as velocidades de processamento em Gigahertz (GHz), mas essas novas portas lógicas funcionam na escala de Petahertz (PHZ). Estudos anteriores definiram isso como o limite quântico absoluto de quão rápido os sistemas de computador baseados em luz poderiam chegar.
A pesquisa foi publicada na revista Nature.
Fonte: Universidade de Rochester
