Além dos fótons: Quasipartícula faz computação inteiramente com luz

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/06/2026

Este é o conceito: A luz é acoplada a uma cavidade em nanoescala para interagir com um material atomicamente fino, criando os éxciton-polaritons, partículas híbridas que combinam a velocidade da luz com a capacidade da matéria de interagir, possibilitando a comutação de sinais ópticos.
[Imagem: Zhi Wang]

Da computação com elétrons para a computação com fótons

Oitenta anos atrás o mundo assistiu o nascimento da era da computação eletrônica por meio do ENIAC, o primeiro computador eletrônico de uso geral do mundo. Dentro dele, elétrons eram usados para resolver problemas numéricos complexos.

Hoje, essa mesma arquitetura continua sendo a base da computação geral, mas os elétrons estão começando a mostrar suas limitações. Por possuírem carga, eles perdem energia na forma de calor, encontram resistência ao se moverem através dos materiais e tornam-se mais difíceis de controlar à medida que os transistores chegam próximos da escala atômica e os chips incorporam cada vez mais transistores.

É por isso que a comunidade científica está com os olhos voltados para o fóton, a contraparte sem massa do elétron. Com isto, estão sendo lançadas as bases da computação óptica, os computadores de luz e seus processadores fotônicos.

Parece bom. Mas mexer com fótons não é nada fácil.

"Por serem eletricamente neutros e terem massa de repouso zero, os fótons podem transportar informações rapidamente por longas distâncias com perda mínima, dominando a tecnologia de comunicação," explica o pesquisador Li He, da Universidade da Pensilvânia, nos EUA. "Mas essa neutralidade significa que eles quase não interagem com o ambiente, tornando-os inadequados para o tipo de lógica de comutação de sinais da qual os computadores dependem."

Este é o aparato real fabricado pela equipe usando o semicondutor 2D dissulfeto de molibdênio (MsO₂).
[Imagem: Zhi Wang et al. - 10.1103/gc15-qsvf]

Computação com quasipartículas

Por sorte, existem as quasipartículas. E há desde quasipartículas para computação no padrão que conhecemos hoje, quanto quasipartículas que podem fazer a ponte entre a computação eletrônica e a quântica.

Le He e seus colegas estão de olho em uma quasipartícula específica, conhecida como éxciton-polariton, uma quasipartícula híbrida que combina a velocidade da luz com as fortes interações da matéria. Para tirar proveito dela, a equipe descobriu um modo de produzi-las acoplando fótons com elétrons no interior de um semicondutor ultrafino. Isso permite que a luz interaja com intensidade suficiente para a comutação de sinais necessária para a computação, algo muito difícil de se obter com os fótons puros.

O avanço pode ser especialmente importante porque, embora vários chips fotônicos, sobretudo voltados para aplicações de IA, já consigam realizar cálculos simples usando luz, para executar etapas de ativação não-linear, como a aplicação de regras de decisão, ainda é necessário converter os sinais de luz de volta em sinais eletrônicos, perdendo velocidade e gastando mais energia.

Usando seus éxcitons-polaritons, a equipe demonstrou a comutação totalmente luminosa pode ser feita com cerca de 4 quadrilionésimos de joule (10^-15 joule), uma quantidade extraordinariamente pequena de energia.

Se a tecnologia, demonstrada em laboratório, puder se escalonada para computadores reais, a plataforma poderá ajudar os chips fotônicos a processarem luz diretamente, reduzindo a demanda de energia de grandes sistemas de IA e abrindo caminho até mesmo para recursos básicos de computação quântica em chips.

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