Novos caminhos para a luz no interior dos chips

Retardo de fótons

Por incrível que pareça, é muito mais fácil enviar fótons por milhares de quilômetros ao longo de uma fibra óptica do que enviá-los por alguns nanômetros no interior de um processador.

A rigor, é mais do que uma dificuldade, é quase uma impossibilidade prática: enquanto já convivemos há anos com as fibras ópticas, os chips fotônicos ainda estão engatinhando.

Isso ocorre devido aos minúsculos defeitos nos materiais usados para construir os chips. Assim que atingem os defeitos, os fótons são desviados do seu caminho, causando a perda do sinal e da informação que deveria ser processada.

Esses defeitos são ainda mais críticos quando ocorrem em componentes conhecidos como PDD (photon delay devices - dispositivo de retardo dos fótons), cujo papel é retardar os fótons, segurando-os até que o processador necessite da informação que eles contêm.

Esses componentes são constituídos por minúsculos ressonadores colocados em série. Assim, um único defeito em um desses ressonadores pode arruinar o fluxo de informação inteiro.

Múltiplos caminhos para a luz

Enquanto não alcançam um grau de pureza absoluta em seus materiais, a equipe do professor Mohammad Hafezi encontrou uma saída que pode não parecer muito elegante, mas resolve o problema.

Eles substituíram a linha única de nanorressonadores por múltiplas linhas, criando rotas alternativas para a luz. Assim, se encontrarem um defeito, os fótons poderão seguir por um dos outros caminhos.

Os cientistas afirmam que a solução abre um caminho prático que poderá viabilizar a fabricação dos primeiros protótipos de processadores fotônicos - mais rápidos, com menor consumo de energia e que quase não esquentam.

Três prêmios Nobel

Mas não é isso: a equipe afirma que o componente fotônico abre um novo caminho para estudar um efeito particularmente estranho, chamado efeito quântico Hall.

Esse efeito descreve a forma como os elétrons parecem interferir consigo mesmos conforme viajam ao longo de um campo magnético.

A física por trás do efeito quântico Hall já rendeu três prêmios Nobel, mas ainda há várias previsões teóricas a seu respeito que nunca foram observadas experimentalmente.

"Os fótons nesses componentes apresentam o mesmo tipo de interferência que os elétrons sujeitos ao efeito quântico Hall," afirma Hafezi. "Nós esperamos que esses novos dispositivos nos ajudem a superar esses problemas ao nos possibilitar observar a física diretamente, em vez de explorá-la por analogias."