Um grupo internacional de cientistas, liderado por pesquisadores da Universidade de Pequim, desenvolveu um chip óptico com capacidade de operar em frequência de até 100 gigahertz (GHz).
O projeto, publicado na revista científica Nature, propõe uma abordagem baseada em luz para substituir os sinais elétricos em processadores, com potencial aplicação em áreas como inteligência artificial, redes 6G e veículos autônomos.
O novo chip utiliza luz para gerar o clock interno do processador, substituindo os osciladores elétricos tradicionais. A proposta busca reduzir o consumo energético e aumentar a velocidade de processamento.
De acordo com Chang Lin, professor assistente do Instituto de Tecnologia da Informação e Comunicação da Universidade de Pequim e autor principal do estudo, a inovação permite processar informações em velocidade superior à dos sistemas eletrônicos convencionais.
A frequência do clock determina a velocidade com que um processador executa instruções. Em chips tradicionais, esse clock é gerado por circuitos eletrônicos, o que pode causar aquecimento excessivo e limitar a eficiência energética. O novo modelo substitui esse mecanismo por um sistema óptico baseado em um componente chamado microcomb.
O microcomb é responsável por sintetizar sinais de frequência única e de banda larga. A estrutura do chip inclui um anel integrado no qual a luz circula continuamente.
O tempo necessário para a luz completar o percurso no anel define a frequência do clock. Segundo os pesquisadores, o método permite operar em diferentes bandas de frequência, incluindo as utilizadas nas redes de comunicação 5G e 6G.
A equipe afirma que o chip alcançou 100 GHz de frequência, superando em até 50 vezes a faixa de operação de processadores eletrônicos convencionais, geralmente entre 2 GHz e 5 GHz. A diferença, segundo os autores, pode viabilizar melhorias em desempenho de sistemas computacionais em diversas aplicações.
Entre os possíveis impactos da nova tecnologia, os pesquisadores apontam aumento da velocidade de treinamento de algoritmos de inteligência artificial, redução da latência em comunicações sem fio, maior eficiência energética em dispositivos móveis e maior precisão em sistemas autônomos.
O estudo menciona ainda potencial uso em centros de dados, com menor consumo energético e redução de custos operacionais.
A equipe também considera que a tecnologia pode ser aplicada em áreas como segurança cibernética, realidade aumentada, diagnóstico por imagem e dispositivos médicos.
De acordo com os pesquisadores, o desempenho mais elevado permitiria processamentos em tempo real, ampliando a capacidade de resposta dos sistemas.
Um dos argumentos apresentados pelos autores é que, ao utilizar luz em vez de eletricidade para sincronizar operações, o chip elimina perdas associadas à resistência elétrica e ao aquecimento.
A substituição do sinal elétrico pelo fotônico, segundo os responsáveis pela pesquisa, permite reduzir o consumo de energia em diferentes aplicações, inclusive estações-base de redes móveis.
A Universidade de Pequim afirmou que a tecnologia “reduzirá significativamente o consumo de energia e os custos operacionais de estações-base de telefonia móvel, além de melhorar a precisão e a resposta de sistemas autônomos de percepção”.
Entre as implicações comerciais, os cientistas sugerem que, com a adoção desse modelo de chip, a necessidade de substituição frequente de hardware em dispositivos móveis e sistemas de telecomunicação pode ser reduzida.
Como os processadores ópticos operam em uma faixa muito mais alta de frequência, poderiam atender a futuras demandas sem exigência de novos componentes físicos.
Apesar dos resultados apresentados, os pesquisadores indicam que o chip ainda não está pronto para produção em larga escala.
O grupo trabalha na fabricação de milhares de unidades idênticas em wafers de 20 centímetros de diâmetro, processo considerado necessário para viabilizar a comercialização.
A equipe reconhece que a escalabilidade da tecnologia ainda é um desafio. A estabilidade dos componentes ópticos e a padronização da produção industrial são apontadas como barreiras técnicas a serem superadas.
O projeto integra uma linha de pesquisa que busca soluções alternativas aos processadores eletrônicos convencionais.
Em paralelo, outras universidades e centros de pesquisa desenvolvem tecnologias baseadas em chips ópticos, computação neuromórfica e sistemas híbridos de silício e biocomponentes.
A evolução dessa nova arquitetura poderá influenciar diretamente os rumos da computação de alta velocidade e reconfigurar os padrões atuais de processamento, caso os obstáculos industriais sejam superados. A pesquisa segue em andamento, com novas etapas previstas para os próximos anos.
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