A luz do sol brilhando na água evoca os ricos fenômenos da interação líquido-luz, abrangendo escalas espaciais e temporais. Enquanto a dinâmica dos líquidos fascina os pesquisadores há décadas, a ascensão da computação neuromórfica desencadeou esforços significativos para desenvolver novos esquemas computacionais não convencionais baseados em redes neurais recorrentes, cruciais para suportar uma ampla gama de aplicações tecnológicas modernas, como reconhecimento de padrões e condução autônoma. . Como os neurônios biológicos também dependem de um ambiente líquido, uma convergência pode ser alcançada trazendo a dinâmica de fluidos não linear em nanoescala para a computação neuromórfica.
Pesquisadores da Universidade da Califórnia em San Diego propuseram recentemente um novo paradigma em que os líquidos, que geralmente não interagem fortemente com a luz em micro ou nanoescala, suportam uma resposta não linear significativa a campos ópticos. Conforme relatado em Fotônica avançada , os pesquisadores prevêem um efeito substancial de interação luz-líquido através de um patch de ouro em nanoescala proposto operando como um aquecedor óptico e gerando mudanças de espessura em um filme líquido que cobre o guia de ondas.

O filme líquido funciona como uma memória óptica. Veja como funciona:A luz no guia de ondas afeta a geometria da superfície do líquido, enquanto as mudanças na forma da superfície do líquido afetam as propriedades do modo óptico no guia de ondas, constituindo assim um acoplamento mútuo entre o modo óptico e o filme líquido . É importante ressaltar que, à medida que a geometria do líquido muda, as propriedades do modo óptico sofrem uma resposta não linear; após o pulso óptico parar, a magnitude da deformação do filme líquido indica a potência do pulso óptico anterior.

Notavelmente, ao contrário das abordagens computacionais tradicionais, a resposta não linear e a memória residem na mesma região espacial, sugerindo assim a realização de uma arquitetura compacta (além de von-Neumann) onde a memória e a unidade computacional ocupam o mesmo espaço. Os pesquisadores demonstram que a combinação de memória e não linearidade permite a possibilidade de "computação de reservatório" capaz de realizar tarefas digitais e analógicas, como portas lógicas não lineares e reconhecimento de imagens manuscritas.

Seu modelo também explora outra característica líquida significativa:a não localidade. Isso permite que eles prevejam aprimoramentos de computação que simplesmente não são possíveis em plataformas de materiais de estado sólido com escala espacial não local limitada. Apesar da não localidade, o modelo não atinge os níveis dos modernos sistemas de computação de reservatórios baseados em óptica de estado sólido, mas o trabalho, no entanto, apresenta um roteiro claro para futuros trabalhos experimentais com o objetivo de validar os efeitos previstos e explorar intrincados mecanismos de acoplamento de vários processos físicos em um ambiente líquido para computação.

Usando simulações multifísicas para investigar o acoplamento entre luz, dinâmica de fluidos, transporte de calor e efeitos de tensão superficial, os pesquisadores prevêem uma família de novos efeitos ópticos não lineares e não locais. Eles vão um passo além, indicando como eles podem ser usados ​​para realizar plataformas computacionais versáteis e não convencionais. Aproveitando uma plataforma de fotônica de silício madura, eles sugerem melhorias para plataformas de computação assistida por líquido de última geração em cerca de cinco ordens de magnitude no espaço e pelo menos duas ordens de magnitude em velocidade. + Explorar mais

Não linearidades ópticas intrínsecas e dinâmica de portadora de InSe