Devido às limitações dos interruptores eletrônicos, os processadores de computador tradicionais quase atingiram o limite de “velocidade do clock”. A velocidade do clock é uma medida da rapidez com que o processador liga e desliga. De acordo com a "Nature Communications", pesquisadores do Laboratório Nacional Argonne do Departamento de Energia dos EUA e da Universidade Purdue inventaram recentemente um novo tipo de interruptor totalmente óptico que usa luz em vez de eletricidade para controlar como os dados são processados e armazenados em um chip.
Fundamentos da dinâmica de comutação ajustável.
Fonte da imagem: Rede de Organização Física
As gerações anteriores de interruptores ópticos tinham tempos de comutação fixos que foram incorporados ao dispositivo durante a fabricação, disseram os pesquisadores. Desta vez, a equipe de pesquisa fez uma chave óptica usando dois materiais diferentes, cada um com tempos de comutação diferentes. Um material (óxido de zinco dopado com alumínio) possui tempos de comutação na faixa de picossegundos; o outro (nitreto de titânio plasmônico) tem tempos de comutação na faixa de nanossegundos, mais de 100 vezes mais longos.
Os pesquisadores disseram que não houve atraso na resistência-capacitância ao usar componentes ópticos em vez de circuitos eletrônicos. Isso significa que eles podem, teoricamente, operar esses chips 1.000 vezes mais rápido que os chips de computador tradicionais.
De acordo com os pesquisadores, a diferença nos tempos de comutação entre os materiais significa que o switch pode ser mais flexível, transmitindo dados rapidamente e armazenando-os com eficiência. A natureza bimetálica do interruptor significa que ele pode ser usado de várias maneiras, dependendo do comprimento de onda da luz utilizada. Na configuração experimental, o material de comutação atua para absorver ou refletir luz, dependendo do comprimento de onda operacional. Quando ativados por um feixe, eles mudam de estado.
Controlar a velocidade dos switches totalmente ópticos é fundamental para otimizar seu desempenho em diversas aplicações. Estas descobertas trazem esperança para o desenvolvimento de switches altamente adaptáveis e eficientes para uso em áreas como comunicações aprimoradas de fibra óptica, computação óptica e tecnologia de computação de altíssima velocidade. A capacidade de ajustar as velocidades de comutação também proporciona a capacidade de preencher ainda mais a lacuna entre as comunicações ópticas e eletrônicas, permitindo uma transmissão de dados mais rápida e eficiente. Esta pesquisa fornece informações valiosas sobre a compreensão fundamental dos switches totalmente ópticos e abre caminho para o projeto de dispositivos avançados de computação e telecomunicações.