Como a inteligência artificial atraiu amplo interesse, os pesquisadores estão focados em entender como o cérebro realiza a cognição para que possam construir sistemas artificiais com inteligência geral comparável à inteligência humana.

Muitos abordaram este desafio usando microeletrônica de silício convencional em conjunto com luz. Contudo, a fabricação de chips de silício com elementos de circuito eletrônico e fotônico é difícil por muitas razões físicas e práticas relacionadas aos materiais usados ​​para os componentes.

No Cartas de Física Aplicada , pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia propõem uma abordagem para inteligência artificial em grande escala que se concentra na integração de componentes fotônicos com eletrônicos supercondutores, em vez de eletrônicos semicondutores.

"Argumentamos que, operando em baixa temperatura e usando circuitos eletrônicos supercondutores, detectores de fóton único, e fontes de luz de silício, vamos abrir um caminho para uma rica funcionalidade computacional e fabricação escalável, "disse o autor Jeffrey Shainline.

O uso de luz para comunicação em conjunto com circuitos eletrônicos complexos para computação poderia permitir sistemas cognitivos artificiais de escala e funcionalidade além do que pode ser alcançado com a luz ou apenas com a eletrônica.

"O que mais me surpreendeu foi que a integração optoeletrônica pode ser muito mais fácil quando se trabalha em baixas temperaturas e usando supercondutores do que quando se trabalha em temperatura ambiente e usando semicondutores, "disse Shainline.

Os detectores de fótons supercondutores permitem a detecção de um único fóton, enquanto os detectores de fótons semicondutores requerem cerca de 1, 000 fótons. Portanto, as fontes de luz de silício não funcionam apenas em 4 kelvins, mas também podem ser 1, 000 vezes menos brilho do que seus homólogos em temperatura ambiente e ainda se comunicam de forma eficaz.

Alguns aplicativos, como chips em telefones celulares, requer trabalho em temperatura ambiente, mas a tecnologia proposta ainda teria aplicabilidade de amplo alcance para sistemas de computação avançados.

Os pesquisadores planejam explorar uma integração mais complexa com outros circuitos eletrônicos supercondutores, bem como demonstrar todos os componentes que compõem os sistemas cognitivos artificiais, incluindo sinapses e neurônios.

Mostrando que o hardware pode ser fabricado de forma escalonável, para que grandes sistemas possam ser realizados a um custo razoável, também será importante. A integração optoeletrônica supercondutora também pode ajudar a criar tecnologias quânticas escalonáveis ​​baseadas em qubits supercondutores ou fotônicos. Esses sistemas híbridos neurais quânticos também podem levar a novas maneiras de alavancar as forças do emaranhamento quântico com neurônios de spiking.