Computação com luz líquida agora a temperatura ambiente

Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/11/2023

Esquema de uma microcavidade orgânica com perfis de energização de duas cores criando um condensado de polaritons no centro, em formato de anel.
[Imagem: Anton D. Putintsev et al. - 10.1103/PhysRevLett.131.186902]

Computação não convencional

Em um avanço crucial em direção a futuras tecnologias de computação não convencionais, físicos conseguiram manipular e controlar a energia de fluidos de luz à temperatura ambiente.

Este é um passo necessário para o desenvolvimento de sistemas de computação totalmente baseados em luz e de alta velocidade.

O elemento central nesse avanço são os polaritons, partículas híbridas formadas pelo acoplamento de luz e matéria, que geralmente são descritas como um "fluido quântico de luz", que pode ser controlado através do seu componente de matéria - o nome técnico dessa luz líquida é condensado de polaritons.

Em termos simples, a luz líquida permite misturar sinais elétricos e ópticos usando quantidades mínimas de energia, razão pela qual a luz líquida também pode unificar a eletrônica e a fotônica.

Agora, Anton Putintsev e colegas do Instituto Skolkovo de Ciência e Tecnologia, na Rússia, deram um passo monumental ao introduzir uma nova abordagem para o controle espacial ativo desses condensados de luz líquida à temperatura ambiente - esses fluidos, como o condensado de Bose-Einstein, são tipicamente formados a temperaturas próximas do zero absoluto.

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O crucial da nova técnica está no nível de controle obtido sobre a luz líquida.
[Imagem: Anton D. Putintsev et al. - 10.1103/PhysRevLett.131.186902]

Computação de luz líquida

O feito foi conseguido com uma simplicidade impressionante: Bastou adicionar uma camada semicondutora (um copolímero) dentro da cavidade onde o condensado fica armazenado.

Ao saturar parcialmente a absorção óptica nesta camada semicondutora usando um feixe de excitação de duas cores, os pesquisadores permitiram a modulação ultrarrápida do índice de refração efetivo, simultaneamente com a formação do condensado de polaritons.

A intrincada interação desses mecanismos, como peças de um quebra-cabeça muito bem projetado, permitiu um controle sem precedentes sobre o perfil espacial, a densidade e a energia do condensado - tudo à temperatura ambiente.

Com isto, agora é possível projetar componentes lógicos de polaritons totalmente ópticos que tirem proveito dos benefícios da modulação do índice de refração de microcavidades ultrarrápidas como outro parâmetro de ajuste independente e em tempo real. E, como tudo funciona a temperatura ambiente e usando apenas materiais fáceis de manipular em escala industrial, o mesmo poderá potencialmente ser realizado dentro de chips fotônicos.

"Este avanço inaugura uma nova era de plataformas polaritons orgânicas projetadas para construir uma base sólida para o campo da computação com luz líquida em condições ambientais. Ao domar as propriedades fascinantes das fortes interações luz-matéria, nós podemos tirar proveito de todo o potencial dos polaritons e nos livrar das restrições das arquiteturas de cavidades tradicionais. Estamos testemunhando o futuro da tecnologia se desenrolar diante dos nossos olhos," disse Putintsev.

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