Computação com luz usa 100 canais paralelos e rompe escala de velocidade

Redação do Site Inovação Tecnológica - 30/06/2025

O Liuxing-I é um sistema completo de alto paralelismo, da multiplexação dos 100 canais de luz ao sistema de controle termal.
[Imagem: Xiao Yu et al. - 10.1186/s43593-025-00088-8]

Computação óptica

Fazer computação com luz em vez de eletricidade, usando os chamados processadores fotônicos já parece bom o suficiente - mas é melhor do que os engenheiros calculavam.

Essa que é a principal plataforma alternativa à computação von Neumann tradicional, oferece vantagens naturais como escalabilidade, baixo consumo de energia, velocidade ultra-alta, ampla largura de banda e alto paralelismo.

E foi neste último quesito que uma equipe de Cingapura e da China chutou o balde, desenvolvendo uma arquitetura de computação óptica que aumenta drasticamente o paralelismo, com potencial teórico de quase inimagináveis 2.560 trilhões de operações por segundo (TOPS), literalmente rompendo a escala e criando uma nova unidade, os QOPS (2,5 quatrilhões de operações por segundo).

Para comparação, uma tecnologia de ponta apresentada há cerca de dois meses, envolvendo chips de inteligência artificial integrados dentro de fibras ópticas, chega a 1,6 TOPS. Além disso, eficiência energética da plataforma apresentada agora é superior a 3,2 TOPS/W, contra 0,87 TOPS por watt da anterior.

"Nós demonstramos um sistema de computação óptica paralela capaz de uma multiplexação de 100 comprimentos de onda, abrindo um novo caminho para o aumento da computabilidade óptica. Isso é como transformar uma rodovia de pista única em uma superestrada capaz de acomodar mais de cem pistas em paralelo - aumentando drasticamente a produtividade sem modificar o hardware do chip," disse o professor Peng Xie, do Instituto de Óptica e Mecânica Fina de Xangai.

(a) Esquema sistemático com os três componentes principais. (b) Esquema de computação óptica paralela de comprimento de onda de 100 canais.
[Imagem: Xiao Yu et al. - 10.1186/s43593-025-00088-8]

Paralelismo

Esse paralelismo ultra-alto na computação óptica foi obtido integrando fontes de luz de múltiplos comprimentos de onda, chips de interconexão óptica, processadores, sistemas de drivers de matriz e algoritmos de computação híbrida fotônica-eletrônica.

O sistema de computação óptica paralela em chip foi batizado de "Liuxing-I". Ele integra múltiplos componentes, incluindo um pente de frequência óptica de microcavidade integrado, construído para lidar com fontes de luz de múltiplos comprimentos de onda, um processador óptico de alto desempenho reconfigurável e um sistema de acionamento escalável e de alta precisão, tudo operando em uma frequência de modulação de 50 GHz.

"Cada desafio técnico crítico foi enfrentado por membros dedicados da equipe, seguindo uma estratégia de pesquisa ponto-linha-superfície. Essa abordagem sistemática nos permitiu avançar rapidamente da pesquisa básica para a integração completa do sistema," disse Xie.

Os pesquisadores validaram a arquitetura em testes práticos, confirmando a robustez da multiplexação de 100 comprimentos de onda, melhorando drasticamente a consistência no processamento paralelo de dados. Essa implementação marca um salto significativo na capacidade computacional dos sistemas fotônicos, um passo crítico em direção à aplicação prática da computação óptica.

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