Engenheiros da Universidade Técnica da Dinamarca construíram um nanolaser que pode mudar como os chips movem informações, substituindo sinais elétricos por luz.
O dispositivo é baseado em uma nanocavidade que prende a luz em um espaço excepcionalmente pequeno, design que a equipe chama de confinamento dielétrico extremo. Como a luz é comprimida tão fortemente, o laser funciona à temperatura ambiente e precisa de muito pouca energia. Os resultados foram publicados na revista Science Advances.
Luz em vez de elétrons
Processadores modernos enviam dados por trilhas de cobre como corrente elétrica, o que desperdiça energia como calor e desacelera conforme os sinais viajam. Links ópticos já conectam servidores em data centers, mas reduzi-los a um chip tem sido difícil porque lasers geralmente precisam ser muito maiores que os transistores ao redor.
O design da DTU quebra esse limite de tamanho. Milhares dos lasers poderiam caber em um microchip, cada um enviando fótons por um guia de onda em vez de elétrons por um fio. "O nanolaser abre a possibilidade de criar uma nova geração de componentes que combinam alto desempenho com tamanho mínimo", disse o professor Jesper Mork, que liderou o trabalho.
De onde vêm as economias
Mork estima que usar nanolasers em computadores poderia cortar o consumo de energia pela metade. O ganho não viria de uma única melhoria, mas de várias ao mesmo tempo: menos aquecimento resistivo nos circuitos, menos refrigeração necessária em data centers e velocidades de transferência mais rápidas que permitem aos chips terminar o trabalho antes. Data centers já consomem uma parcela grande e crescente da eletricidade global, então pequenos ganhos de eficiência se multiplicam em grandes economias.
A equipe construiu o dispositivo na sala limpa DTU Nanolab da universidade. O problema restante é a energia. O laser atual é acionado opticamente, e fazê-lo funcionar com corrente elétrica é o próximo desafio de pesquisa. Mork disse que esse passo pode levar de cinco a dez anos e abriria a porta para computação óptica em chip.
Além da computação, os pesquisadores veem usos em tecnologia de saúde, onde luz concentrada permite imagens de alta resolução e biossensores muito sensíveis.