Pesquisadores da Queen’s University, no Canadá, apresentaram um processador fotônico capaz de executar bilhões de operações por segundo durante várias horas em temperatura ambiente. O dispositivo, montado apenas com componentes disponíveis no mercado, manteve-se estável tempo suficiente para resolver problemas com dezenas de milhares de variáveis, sinalizando um avanço rumo ao uso prático da computação óptica.
Horas de estabilidade com componentes comerciais
Demonstrações anteriores de computadores de luz costumam exigir temperaturas criogênicas, materiais exóticos ou operam por intervalos muito curtos. O novo protótipo contorna essas limitações. A equipa liderada por Nayem Al-Kayed utilizou cinco componentes fotônicos convencionais para construir o sistema, que atingiu 256 “spins” — conceito que, na arquitetura adotada, representa estados binários de cálculo.
Operar em temperatura ambiente reduz o consumo de energia, simplifica a infraestrutura necessária e aumenta a viabilidade de escala industrial. Segundo os pesquisadores, projetos comerciais que perseguem metas semelhantes mobilizam orçamentos de bilhões de dólares, enquanto o arranjo canadense alcançou desempenho comparável com peças de prateleira.
Arquitetura baseada em máquina de Ising
O processador segue o modelo de máquina de Ising, técnica que transforma problemas de otimização em uma rede de elementos binários interligados. Tradicionalmente, esses elementos são representados por “spins” magnéticos apontando para cima ou para baixo. No protótipo fotônico, cada spin corresponde à presença ou ausência de um pulso de luz viajando em um anel óptico.
Quando os pulsos circulam, interagem e procuram o estado de energia mais baixo, o sistema converge para a solução otimizada. O mecanismo assemelha-se ao alinhamento natural de ímãs: ao final do processo, a configuração resultante codifica a resposta ao problema. Esse método é adequado para desafios como dobramento de proteínas, roteamento logístico e criptografia baseada em particionamento de números.
Desempenho e aplicações potenciais
Com 256 spins estáveis por horas, a máquina consegue tratar instâncias que exigem milhares de iterações sem colapso do estado óptico. Isso amplia o leque de aplicações práticas em comparação a sistemas que mantêm coerência apenas por milissegundos. A execução à velocidade da luz confere vantagens de latência reduzida, enquanto a ausência de componentes eletrônicos tradicionais diminui perdas resistivas e custos energéticos.
Imagem: 1 Tecnologia e Inovação
Os investigadores destacam que o mesmo conjunto básico de peças pode ser reconfigurado para diferentes classes de problemas, bastando ajustar os parâmetros de acoplamento entre spins. Essa flexibilidade, aliada à simplicidade de fabricação, sugere caminhos para integrar processadores fotônicos a data centers, plataformas de pesquisa farmacêutica e sistemas de planejamento em tempo real.
Próximos passos
O grupo canadense trabalha agora em formas de aumentar o número de spins e miniaturizar o circuito óptico. Entre as metas está a integração do anel de pulsos em chips de silício fotônico, o que facilitaria a produção em escala. Há também interesse em combinar a máquina de Ising com controladores eletrônicos, criando arquiteturas híbridas que explorem o melhor dos dois mundos: a rapidez da luz e a maturidade dos semicondutores.
Ainda que o protótipo permaneça em ambiente de laboratório, a demonstração de estabilidade prolongada em condições comuns representa um passo relevante para a adoção de processadores fotônicos fora de contextos experimentais. Se os pesquisadores conseguirem replicar o desempenho em unidades compactas e de baixo custo, a computação óptica poderá tornar-se uma opção real para resolver tarefas de otimização que desafiam processadores eletrônicos tradicionais.
