Pesqs. Avançam no Desenvolvimento da Computação Óptica
Olá leitor!
Segue abaixo um artigo postado hoje (14/02) no site da
“Agência FAPESP” destacando que pesquisadores brasileiros avançam no
desenvolvimento da Computação Óptica.
Duda Falcão
Especiais
Pesquisadores Avançam no
Desenvolvimento da Computação Óptica
Por Elton Alisson
14/02/2013
Agência
FAPESP – No
interior da maioria dos equipamentos eletrônicos há minúsculos cristais de
quartzo que, ao serem excitados por um sinal elétrico, produzem vibrações
mecânicas que se acoplam a um campo elétrico. Dessa forma, fornecem a base de
tempo para que os circuitos dos computadores, por exemplo, funcionem de maneira
ordenada, de modo que suas operações sejam totalmente sincronizadas em grandes velocidades.
Apesar de
ser utilizado em larga escala há décadas, o material não atende todas as
exigências da atual indústria de microeletrônica, que busca uma solução com
menor custo e melhor desempenho.
O pesquisador
Gustavo Silva Wiederhecker, professor do Instituto de Física Gleb Wataghin
(IFGW) da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e responsável por um projeto realizado no âmbito do programa Jovens
Pesquisadores em Centros Emergentes da FAPESP, desenvolveu em parceria com
cientistas dos Estados Unidos um dispositivo que pode substituir os cristais de
quartzo como “relógio interno” dos equipamentos eletrônicos. O estudo foi
publicado e ganhou destaque na capa da primeira edição de dezembro da revista Physical
Review Letters.
O
dispositivo é um micro-oscilador optomecânico feito de nitreto de silício –
material compatível com a indústria de microeletrônica –, com diâmetro igual à
metade de um fio de cabelo.
No futuro,
ele poderá ser integrado nos microchips dos computadores de forma monolítica,
sem a necessidade de um coprocessamento, como ocorre atualmente com os cristais
de quartzo. Para inserir esses cristais nos circuitos dos aparelhos
microeletrônicos é preciso manipulá-los separadamente e soldá-los às placas dos
equipamentos.
Além disso,
diferentemente dos cristais de quartzo, que se acoplam com um campo elétrico, o
micro-oscilador se acopla com um campo óptico – o que abre a perspectiva para o
uso da luz nos microchips dos computadores a fim de estabelecer comunicação
óptica, como pretende fazer a indústria de microprocessadores.
“Há muito
interesse em criar dispositivos que consigam transportar informação óptica em
escala microscópica – a dos microchips –, a exemplo do que ocorreu nas últimas
décadas com a evolução da internet, baseada no modelo de fibras ópticas, que
permitem transmitir informação com uma enorme capacidade”,
disse Wiederhecker à Agência FAPESP.
“Ainda não
se sabe, porém, quais seriam os dispositivos mais viáveis economicamente ou os
que apresentam desempenho mais adequado para essa finalidade”, disse.
De acordo
com o pesquisador, que também realizou iniciação científica com Bolsa da FAPESP, ao incidir luz
sobre os micro-osciladores é possível induzir oscilações mecânicas que fazem
com que a luz adquira uma modulação de amplitude com a mesma frequência das
vibrações mecânicas do oscilador – do mesmo modo que os sinais elétricos nos
sistemas baseados em cristais de quartzo.
Sincronicidade
Até então,
contudo, não havia sido demonstrado se esses dispositivos são capazes de vibrar
exatamente ao mesmo tempo, como dois pêndulos acoplados, quando se comunicam um
com o outro por meio da luz. No experimento relatado no artigo, os
pesquisadores demonstraram pela primeira vez a possibilidade de dois
micro-osciladores optomecânicos estabelecerem sincronismo por meio da luz.
“Não se
sabia se esses osciladores eram capazes de estabelecer sincronismo através de
acoplamento óptico. A dinâmica deles poderia ser tão complexa que seria difícil
de observar o sincronismo entre eles”, ressaltou Wiederhecker.
Presente em
grande parte dos processos que ocorrem na natureza, como em colônias de insetos
voadores e nos ciclos circadianos, regidos pelo dia e pela noite, o fenômeno do
sincronismo foi observado em escala macroscópica pela primeira vez no século 17
por Christiaan Huygens (1629-1695), que inventou o relógio de pêndulo,
utilizado na época para navegação.
O físico
holandês observou que um conjunto de relógios sincronizados era menos
suscetível a uma perturbação externa – como a vibração das ondas do mar, que
podem tirar o relógio de fase – do que um relógio sozinho. Ao longo dos últimos
anos, o fenômeno passou a despertar interesse tecnológico, uma vez que fornece
a base para a temporização e o processamento de sinais de radiofrequência e
pode permitir o desenvolvimento de novos conceitos de computação baseados em
nanofotônica (transporte de informação óptica em escala nanométrica, de
bilionésimo de metro).
“O
sincronismo em micro-osciladores vem chamando muita atenção nos últimos anos
não só pelo potencial de aplicação tecnológica, como pelo tipo de física que
eles mostram. E os micro-osciladores representam uma gota d’água em um mar de
possibilidades apresentadas pela nanofotônica”, avaliou Wiederhecker.
Aumento da Vibração
O estudo foi
iniciado pelo pesquisador brasileiro e por cientistas da Universidade Cornell,
nos Estados Unidos, em 2008, quando Wiederhecker começou um pós-doutorado na
universidade norte-americana, no grupo da professora Michal Lipson. Os
primeiros resultados da pesquisa básica foram publicados na revista Nature e resultaram no depósito de uma patente.
Já em 2011,
ao retornar ao Brasil, Wiederhecker continuou a fazer as simulações de
sincronismo e as análises dos dados do estudo publicado na Physical Review
Letters no Centro de Pesquisa em Óptica e Fotônica (CePOF) da Unicamp – um
dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) da FAPESP.
Agora, por
meio do projeto realizado no âmbito do programa Jovens Pesquisadores em Centros
Emergentes, o pesquisador pretende começar a desenvolver esses
micro-osciladores optoeletrônicos no Brasil e aumentar a escala de dispositivos
em sincronismo e a frequência deles.
Atualmente,
os dispositivos vibram a uma frequência de 50 milhões de Hertz – equivalente a
50 milhões de oscilações por segundo –, que ainda está muito aquém da
velocidade de 3 gigahertz (GHz) dos computadores de hoje.
Por meio de
um estudo de mestrado, realizado com Bolsa da FAPESP e orientado por
Wiederhecker, o grupo da Unicamp em colaboração com colegas na Universidade
Cornell pretendem chegar a frequências acima de, no mínimo, 1 GHz.
“Para tornar
mais iminente a aplicação tecnológica desses micro-osciladores ópticos é
interessante que eles trabalhem em frequências mais altas”, disse Wiederhecker.
O artigo Synchronization
of micromechanical oscillators using light(doi: 10.1103/PhysRevLett.109.233906),
de Wiederhecker e outros, pode ser lido por assinantes da Physical Review
Letters em prl.aps.org/abstract/PRL/v109/i23/e233906.
Fonte: Site da Agência FAPESP
Comentário: Olha ai, creio que essa notícia seja interessante
para os pesquisadores da setor espacial que trabalham com computação.
O Brasil tinha planos para uma fabrica de microchips, não sei se foi concretizado mas seria muito bom.
ResponderExcluirAno passado vi uma notícia de que uma universidade do Brasil desenvolveu um microchip de ultima geração, como no Brasil não havia capacidade para sua fabricação teve de ser enviado a França, não tive mais notícias.
Foi assim que a China conseguiu colocar toda a fabricação do Ipad lá, desenvolvendo componentes para computador e microchips. Esperemos ver o Brasil mais independente na área de tecnologias de informação, e que consiga aproveitar esse mercado tão lucrativo. Se conseguir criar peças para por num simples computador, esse será vendido em grande escala e trará uma nova pujança para nossa economia.
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