Um sistema de laser que gera partículas de luz giratórias pode levar ao tipo forte de poder computacional necessário para resolver problemas biológicos complexos. O sistema, que melhora em relação aos anteriores, é descrito no jornal Ciência e tecnologia quântica .

Alguns problemas são muito grandes e complexos até mesmo para os computadores modernos resolverem. O problema do caixeiro viajante é um exemplo típico. Este problema pergunta:Dada uma lista de cidades e distâncias entre cada par, qual a rota mais curta possível que passa por cada cidade e retorna à cidade de origem? À medida que aumenta o número de cidades para visitar, o número possível de rotas para escolher torna-se exponencialmente maior, levando cada vez mais tempo para resolver. Um computador moderno levaria um bilhão de anos para resolver um problema de 60 cidades.

Para tentar resolver problemas complexos com mais rapidez, físicos estão se voltando para sistemas de spin, que são modelos simplificados que descrevem as interações entre partículas em um material. No "modelo XY" de um sistema de rotação, as partículas formam padrões semelhantes a vórtices em torno de vários pontos focais. Imagine vários ralos em uma grande banheira, com fluxos unidirecionais de água descendo por cada dreno. Problemas complexos que envolvem dados direcionais podem ser simulados criando um sistema físico que emula este modelo XY.

Esse tipo de sistema pode ser usado, por exemplo, para prever os ângulos entre as ligações dentro de uma proteína, determinando como é dobrado, para descoberta e síntese de drogas. Isso poderia reduzir significativamente o tempo necessário para conduzir uma computação probabilística complexa.

O físico Yutaka Takeda, da Universidade de Ciência de Tóquio, e colegas no Japão aprimoraram uma configuração experimental que emula o modelo XY. Seu projeto apresenta um sistema de laser que gera pulsos de partículas de luz dentro de uma cavidade de fibra óptica com um quilômetro de comprimento. Os pulsos são gerados usando uma "rede de oscilador óptico paramétrico não degenerado, "que acaba gerando 5, 000 giros, ou seja, fluxos de partículas de luz descendo 5, 000 drenos diferentes, dentro da cavidade. Ele permite longas simulações durante vários minutos em um sistema estável. Isso melhora os osciladores anteriores que produziam apenas 100 giros e tempos de simulação limitados a várias dezenas de milissegundos.

A equipe demonstrou que as partículas de luz giratória dentro da cavidade da fibra óptica correspondem com precisão a um modelo XY.

“Esperamos que nosso trabalho motive pesquisas em computação com sistemas físicos e em algoritmos que envolvam dados contínuos e direcionais, "concluem os pesquisadores.