A pesquisa em computação em rede com inteligência artificial (IA) fez progressos significativos nos últimos anos, mas até agora tem sido prejudicada pelas limitações das portas lógicas nos chips de computador convencionais. Através de uma nova pesquisa publicada no The European Physical Journal D , uma equipe liderada por Aijin Zhu da Universidade de Tecnologia Eletrônica de Guilin, na China, introduziu uma porta lógica óptica baseada em grafeno, que aborda muitos desses desafios.



O projeto pode levar a uma nova geração de chips de computador que consomem menos energia e, ao mesmo tempo, alcançam velocidades e eficiências de computação mais altas. Isto poderia, por sua vez, abrir caminho à utilização da IA ​​em redes informáticas para automatizar tarefas e melhorar a tomada de decisões – levando a um melhor desempenho, segurança e funcionalidade.

Há muitas vantagens nos microchips cujas portas lógicas componentes trocam sinais usando luz em vez de corrente elétrica. No entanto, os projetos atuais são muitas vezes volumosos, um tanto instáveis ​​e vulneráveis ​​à perda de informações.

Em seu artigo, a equipe de Zhu introduziu uma alternativa à base de grafeno composta por nanofitas de grafeno em forma de Y coladas no topo de uma camada de isolamento. Este projeto é ideal para hospedar ondas plasmônicas, oscilações coletivas de elétrons que surgem na interface entre o grafeno e o meio isolante. Eles podem ser acionados pelas ondas de luz nos sinais ópticos de entrada e também podem gerar eles próprios sinais de saída após a informação ser processada pela porta lógica.

Como os comprimentos de onda dos plasmons de superfície são mais curtos do que os das ondas de luz óptica, os pesquisadores mostram que sua configuração pode se tornar muito mais compacta do que os designs anteriores de portas lógicas ópticas. Seu dispositivo pode ser ligado e desligado por meio de uma tensão externa, que manipula os níveis de energia nos quais os elétrons do grafeno estão disponíveis para transmitir corrente elétrica.

Em seus experimentos, a equipe de Zhu alcançou uma relação impressionantemente alta entre o nível de potência dos estados “ligado” e “desligado” de seu portão, onde ele transmite e bloqueia dados, respectivamente. Além de superar as portas lógicas ópticas anteriores, seu design também se beneficia de um tamanho pequeno, baixa perda de informações e alta estabilidade.

Mais informações: Aijun Zhu et al, Um comparador numérico óptico ultracompacto e altamente estável baseado em nanofitas de grafeno em forma de Y, The European Physical Journal D (2023). DOI:10.1140/epjd/s10053-023-00748-9
Informações do diário: Revista Física Europeia D

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