Da capa da invisibilidade de Harry Potter ao dispositivo de camuflagem romulano que tornou sua nave de guerra invisível em "Star Trek, "a magia da invisibilidade foi apenas o produto de escritores e sonhadores de ficção científica.

Mas o professor associado de engenharia elétrica e de computação da Universidade de Utah, Rajesh Menon, e sua equipe desenvolveram um dispositivo de camuflagem para dispositivos microscópicos fotônicos integrados - os blocos de construção de chips de computador fotônicos que funcionam com luz em vez de corrente elétrica - em um esforço para tornar os futuros chips menores , mais rápido e consome muito menos energia.

A descoberta de Menon foi publicada online na quarta-feira na última edição da revista científica, Nature Communications . O artigo foi co-escrito pelo estudante de doutorado Bing Shen e Randy Polson da Universidade de Utah, engenheiro óptico sênior no U's Utah Nanofab.

O futuro dos computadores, centros de dados e dispositivos móveis envolverão chips fotônicos nos quais os dados são transportados e processados ​​como fótons de luz em vez de elétrons. As vantagens dos chips fotônicos em relação aos chips atuais de silício são que eles serão muito mais rápidos e consumirão menos energia e, portanto, emitirão menos calor. E dentro de cada chip existem potencialmente bilhões de dispositivos fotônicos, cada um com uma função específica da mesma forma que bilhões de transistores têm funções diferentes dentro dos chips de silício de hoje. Por exemplo, um grupo de dispositivos realizaria cálculos, outro realizaria certo processamento, e assim por diante.

O problema, Contudo, é se dois desses dispositivos fotônicos estiverem muito próximos um do outro, eles não funcionarão porque o vazamento de luz entre eles causará "diafonia" muito semelhante à interferência de rádio. Se eles estiverem bem espaçados para resolver este problema, você acaba com um chip muito grande.

Então Menon e sua equipe descobriram que você pode colocar uma barreira especial à base de silício com nanopatteras entre dois dos dispositivos fotônicos, que age como uma "capa" e engana um dispositivo para que não veja o outro.

"O princípio que estamos usando é semelhante ao da capa de invisibilidade de Harry Potter, "Menon diz." Qualquer luz que chega a um dispositivo é redirecionada de volta como se para imitar a situação de não ter um dispositivo vizinho. É como uma barreira - empurra a luz de volta para o dispositivo original. É ser enganado pensando que não há nada do outro lado. "

Consequentemente, bilhões desses dispositivos fotônicos podem ser empacotados em um único chip, e um chip pode conter mais desses dispositivos para ainda mais funcionalidade. E uma vez que esses chips fotônicos usam fótons de luz em vez de elétrons para transferir dados, que acumula calor, esses chips podem consumir potencialmente de 10 a 100 vezes menos energia, o que seria uma vantagem para lugares como data centers que usam uma quantidade enorme de eletricidade.

Menon acredita que a aplicação mais imediata dessa tecnologia e dos chips fotônicos em geral será em data centers semelhantes aos usados ​​por serviços como Google e Facebook. De acordo com um estudo do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley do Departamento de Energia dos EUA, data centers apenas nos EUA consumiram 70 bilhões de quilowatts-hora em 2014, ou cerca de 1,8 por cento do consumo total de eletricidade dos EUA. E o uso de energia deve aumentar outros 4 por cento até 2020.

"Passando da eletrônica à fotônica, podemos tornar os computadores muito mais eficientes e, em última análise, causar um grande impacto nas emissões de carbono e no uso de energia para todos os tipos de coisas, "Menon diz." É um grande impacto e muitas pessoas estão tentando resolvê-lo. "

Atualmente, dispositivos fotônicos são usados ​​principalmente em equipamentos militares de última geração, e ele espera que chips totalmente baseados em fotônica sejam empregados em data centers dentro de alguns anos.