Computador óptico atinge velocidades de clock de até 100 GHz
Pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) revelaram um computador totalmente óptico capaz de atingir velocidades de clock superiores a 100 GHz. Eles apresentaram a novidade num estudo pré-publicado no arXiv no dia 10 de janeiro.
Com a nova tecnologia, será possível revolucionar indústrias que exigem processamento de dados em tempo real, podendo marcar o início de uma nova era na computação ultrarrápida.
A velocidade do clock de um computador determina quão rapidamente ele pode executar programas e aplicações, sendo um fator crítico para o desempenho. Historicamente, as velocidades de clock aumentaram de forma constante, seguindo a Lei de Moore, pela qual o número de transistores dos chips dobraria, pelo mesmo custo, a cada dois anos.
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No entanto, as velocidades estagnaram em torno de 5 GHz no início dos anos 2000 devido a dois obstáculos significativos.
O primeiro é o escalonamento de Dennard, que sugeria que a redução dos transistores manteria a eficiência. No entanto, transistores menores vazam corrente, causando maior consumo de energia. Simultaneamente, o gargalo de von Neumann limitou a velocidade de transferência de dados entre a memória e os processadores.
Com a nova tecnologia, os dois desafios podem ser resolvidos.
Computador Ótico
Créditos: Freepik.
Segundo o estudo, o primeiro computador totalmente óptico de 100 GHz contorna as limitações ao usar luz em vez de eletricidade para funcionar. No coração deste novo computador está uma implementação óptica de uma rede neural recorrente. O dispositivo opera inteiramente no domínio óptico, utilizando pulsos de laser para processar dados.
A cavidade óptica é um componente chave, atuando como memória e camada computacional. Aqui, sinais de luz são recirculados e manipulados em velocidades determinadas pela frequência dos pulsos de laser.
Esta arquitetura permite que o computador óptico realize tarefas como classificação de sinais, previsão de séries temporais e geração de imagens com velocidade e eficiência incomparáveis.
Impactos
Créditos: Tesla.
Um computador desse tipo pode revolucionar telecomunicações de alta velocidade, imagem ultrarrápida e IA generativa. Veículos autônomos podem se beneficiar dessa tecnologia para tomadas de decisão em frações de segundo, aumentando a confiabilidade.
Os pesquisadores planejam integrar essa tecnologia em sistemas compactos e escaláveis, usando materiais avançados como niobato de lítio de filme fino. E o próximo desafio é criar um computador totalmente óptico com velocidades de 100 GHz amigável ao consumidor.
Fonte: arXiv.