Computação magnética é mesclada com computação de reservatório

Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/12/2022

Um vórtice magnético, conhecido como skyrmion (ponto cinza), sendo deslocado para os cantos de um campo triangular por correntes elétricas, onde ele ricocheteia nas laterais. Os potenciais mostrados em vermelho são suficientes para realizar operações lógicas booleanas.
[Imagem: Klaus Raab et al. - 10.1038/s41467-022-34309-2]

Computação browniana + computação de reservatório

Pesquisadores fizeram uma demonstração em escala piloto de uma nova abordagem para a computação, que eles chamam de "computação de reservatório browniana".

É uma abordagem híbrida, que nasce da combinação de dois métodos computacionais já testados, embora ambos igualmente experimentais e pouco convencionais - e ambos com a promessa de fazer computação com um gasto muito menor de energia do que os computadores eletrônicos.

A computação browniana explora o fato de que os processos de computador geralmente são executados em temperatura ambiente, de modo que existe a opção de usar a energia térmica circundante e, assim, reduzir o consumo de eletricidade. A energia térmica utilizada no sistema computacional é basicamente o movimento aleatório das partículas, conhecido como movimento browniano, o que dá o nome a esse método de computação.

A computação de reservatório, por sua vez, utiliza a resposta de um sistema físico a estímulos externos, resultando em uma maneira extremamente eficiente de processar dados. A maior parte da computação é realizada pelo próprio sistema, que não requer energia adicional. Além disso, esse tipo de computador de reservatório pode ser facilmente personalizado para executar várias tarefas, já que não há necessidade de ajustar o sistema de estado sólido para atender a requisitos específicos.

Klaus Raab e seus colegas das universidades de Mainz, na Alemanha, e Radboud-Nijmegen, nos Países Baixos, conseguiram agora combinar esses dois métodos computacionais em um único protótipo funcional.

Micrografia do processador experimental.
[Imagem: Klaus Raab et al. - 10.1038/s41467-022-34309-2]

Computação magnética

O processador consiste em filmes finos metálicos - logo, de estado sólido - que permitem a manifestação de skyrmions, minúsculos vórtices magnéticos que se comportam como partículas e podem ser controlados por correntes elétricas.

O comportamento dos skyrmions é influenciado não apenas pela corrente elétrica aplicada, mas também por seu próprio movimento browniano. Esse movimento browniano pode resultar em economia de energia significativamente maior, uma vez que o sistema é reinicializado automaticamente após cada operação, ficando pronto para a próxima computação - não é preciso gastar energia para resetar os bits.

Embora tenham sido publicados vários conceitos teóricos para a computação baseada em skyrmions nos anos recentes, este é o primeiro protótipo funcional que combina os dois conceitos, mostrando a possibilidade concreta de realizar operações lógicas booleanas.

"O protótipo é fácil de ser fabricado do ponto de vista litográfico, e teoricamente pode ser reduzido a um tamanho de apenas alguns nanômetros," disse Raab.

Enquanto não seja um computador de pleno direito, diz a equipe, o processador experimental poderá servir de imediato como um sistema de testes-padrão para a computação de reservatório, que está mais adiantada do que a computação com skyrmions - mas a equipe também está avançando nessa área, tendo recentemente demonstrado que as ondas magnéticas são mais rápidas do que se calculava.

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