As portas lógicas são os blocos de construção fundamentais dos computadores, e os cientistas agora desenvolveram as mais rápidas já feitas. Ao explodir grafeno e ouro com pulsos de laser, os novos circuitos lógicos operam um milhão de vezes mais rápido que os computadores existentes, demonstrando a viabilidade da “eletrônica de ondas de luz”.
As portas lógicas (portas lógicas ou portas) recebem dois sinais de entrada, comparam-nos e emitem um sinal com base no resultado. Eles podem, por exemplo, produzir 1 se ambas as entradas forem 1 ou 0, ou se uma ou nenhuma delas for 1, entre outras "regras".
Bilhões de elementos lógicos individuais são amontoados em chips para criar processadores, memórias e outros componentes eletrônicos.
No entanto, os elementos lógicos não funcionam instantaneamente - há um atraso da ordem de nanossegundos ao processar os dados de entrada. É rápido o suficiente para os computadores de hoje, mas sempre há espaço para melhorias. Novos elementos lógicos podem processar informações em femtossegundos, que são um milhão de vezes mais curtos que nanossegundos.
Para atingir essas velocidades extremas, os cientistas criaram compostos que consistem em fios de grafeno conectando dois eletrodos de ouro.
Quando o grafeno foi exposto a pares sincronizados de pulsos de laser, os elétrons do material foram excitados, enviando-os para um dos eletrodos, gerando uma corrente elétrica.
Ao ajustar a fase dos pulsos de laser, os pesquisadores conseguiram gerar uma explosão de um dos dois tipos de portadores de carga que se somam ou se cancelam - o primeiro pode ser considerado uma saída 1 e o segundo, 0.
O resultado final é um elemento lógico ultrarrápido que marca a primeira prova de conceito no campo ainda teórico conhecido como eletrônica de ondas de luz.
“Provavelmente levará muito tempo até que esse método possa ser usado em um chip de computador, mas pelo menos agora sabemos que a eletrônica de ondas de luz é praticamente possível”, disse Tobias Bulaki, principal autor do estudo.
Se esses tipos de dispositivos eletrônicos de ondas de luz chegarem ao mercado, eles poderão ser milhões de vezes mais rápidos do que os computadores atuais.
Atualmente, a velocidade de operação é medida em gigahertz (GHz), mas novos elementos lógicos operam na escala petahertz (PHZ).
Pesquisas anteriores definiram isso como o limite quântico absoluto de quão rápidos os sistemas de computadores baseados em luz podem ser.
O estudo foi publicado na revista Nature.
2022-05-12 13:52:59
Autor: Vitalii Babkin