Transístor inspirado no cérebro vai impulsionar computação quântica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/06/2026

Resistência diferencial negativa nos MOSFETs de SiC e suas aplicações em circuitos neuromórficos, imitando os disparos dos neurônios.
[Imagem: Xin Yang et al. - 10.1038/s41467-026-70963-6]

Transístor neuromórfico

Os transistores de carbeto de silício (SiC) são conhecidos por suportar temperaturas extremas, o que os torna úteis em eletrônica de potência, dos veículos elétricos aos circuitos de controle da rede de distribuição de energia.

Agora, Xin Yang e colegas da Universidade de Hong Kong descobriram que transistores do tipo MOSFET feitos de SiC também brilham no extremo oposto das temperaturas, mais especificamente quando eles são resfriados perto do zero absoluto, o ambiente no qual funcionam todas as tecnologias quânticas e aplicações para o ambiente espacial.

Yang desenvolveu uma plataforma de hardware à base de SiC que opera em temperatura criogênica que, além de oferecer um novo caminho para ampliar a capacidade dos computadores quânticos, é também neuromórfica, ou seja, consegue imitar o funcionamento das sinapses do cérebro usando componentes únicos.

Pela primeira vez, ficou demonstrado que um único transístor pode imitar o comportamento de disparo dos neurônios biológicos em temperaturas tão baixas quanto 10 mK, e fazer isso de modo energeticamente muito eficiente - aqui não é tanto o consumo de energia que importa mais, mas a capacidade de minimizar a geração de calor, que faz os sistemas quânticos colapsarem.

Neurônio lógico de disparo baseado na resistência diferencial negativa.
[Imagem: Xin Yang et al. - 10.1038/s41467-026-70963-6]

Proteção dos qubits

Eventuais computadores neuromórficos criogênicos ainda terão que provar seu valor, mas os computadores quânticos poderão usufruir desta tecnologia imediatamente.

Acontece que os computadores quânticos atuais dependem de circuitos eletrônicos complexos para controlar os qubits, que são extremamente sensíveis e devem ser mantidos em temperaturas na faixa dos milikelvin. Os controladores atuais, baseados em silício, geram calor demais e consomem muita energia, o exige que eles sejam colocados longe dos qubits. Só que essa separação cria um gargalo na fiação que limita a escalabilidade (o número de qubits usados) e o desempenho dos processadores quânticos. A nova tecnologia à base de SiC elimina esse gargalo.

"Nosso trabalho introduz uma plataforma de hardware que pode ser integrada aos processadores quânticos," disse o professor Yuhao Zhang. "Ao utilizar a dinâmica de portadoras únicas do carbeto de silício podemos criar circuitos milhares de vezes mais eficientes em termos de energia do que a eletrônica convencional, reduzindo significativamente a carga térmica em sistemas criogênicos."

Neurônios integradores e disparadores, que podem ser fabricados nos tipos positivos e negativos.
[Imagem: Xin Yang et al. - 10.1038/s41467-026-70963-6]

Resistência diferencial negativa

Esta inovação foi possível porque a equipe descobriu uma forma de gerar e controlar a resistência diferencial negativa (NDR). A resistência normal é positiva, baseada na Lei de Ohm - aumentar a tensão (V) aplicada a um componente faz com que a corrente (I) que passa por ele aumente, e vice-versa. Em uma determinada faixa de operação, contudo, acontece o inverso: Se a tensão for aumentada, a corrente diminui, surgindo então uma resistência negativa, que é "diferencial" porque só ocorre em um intervalo bem específico.

Os pesquisadores descobriram que, quando os MOSFETs de SiC são resfriados abaixo de 2 K, eles apresentam uma NDR muito forte em forma de "S", induzida pela ionização por impacto de doadores de elétrons. Ao contrário das tecnologias existentes, que dependem do calor para funcionar, esse mecanismo é intrínseco à estrutura atômica do material, tornando o efeito excepcionalmente estável e reproduzível.

Isto significa que a tecnologia é escalável e poderá ser fabricada industrialmente. "Como o SiC já é usado globalmente em veículos elétricos e redes de energia, podemos aproveitar as fundições industriais existentes para fabricar esses chips criogênicos em pastilhas de 300 mm," disse Yang.

Uma eletrônica de potência que funciona em temperaturas tão baixas também poderá ser usada em aplicações espaciais.

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