Luz é desacelerada sob demanda por circuito integrado fotônico

Computadores de luz

A computação óptica (processadores fotônicos ou computadores de luz) já está se tornando realidade, mas seu desenvolvimento não é tão rápido quanto a luz.

E isso por um motivo bem simples: A propriedade inerente da luz de viajar a uma velocidade fixa, o que torna muito difícil – e mais complexo do que se gostaria – implementar funções de memória e de buferização, essenciais para a computação.

A saída tem sido usar diversos mecanismos para diminuir a velocidade da luz. Esses mecanismos tipicamente são complicados e fixos, o que significa que cada hardware consegue gerar apenas a redução de velocidade para a qual foi construído.

Mas essa limitação acaba de cair, graças a um circuito integrado fotônico capaz de desacelerar a luz sob demanda.

A nova plataforma integrada e programável permite o controle em tempo real das propriedades temporais e espectrais de sinais ópticos, superando as limitações das estruturas convencionais de retardo óptico fixo. Isso permitirá integrar funcionalidades essenciais para interconexões de luz de próxima geração – como sincronização de sinais, linhas de retardo variáveis, buffers ópticos e conversão de frequência – em uma única arquitetura de circuito integrado.

Freio para a luz

A chave para esse “freio da luz” é um fenômeno óptico que transmite seletivamente luz dentro de uma faixa de frequência específica, enquanto simultaneamente diminui a velocidade de propagação dos sinais ópticos. Seu nome técnico é transparência induzida por ressonadores acoplados, ou CRIT na sigla em inglês (Coupled-Resonator-Induced Transparency).

Já existiam estruturas fixas que exploravam a CRIT, mas a impossibilidade de reconfiguração as torna de pouco uso em computadores práticos.

Essa limitação foi superada com uma nova abordagem que trata dois estados ópticos – o modo brilhante e o modo escuro – como um único grau de liberdade unificado. Isso foi possível usando dois acopladores de loop controláveis, permitindo que estruturas de ressonadores, anteriormente fixas após a fabricação, sejam reconfiguradas conforme necessário.

Os dois acopladores ainda permitem controlar a largura e o formato da banda de passagem, bem como o atraso e as características de transmissão dos sinais que se propagam pelo circuito integrado. Isso implica que a velocidade de propagação da luz e as propriedades de transmissão dos sinais ópticos podem ser livremente reconfiguradas, não apenas dentro de um único ressonador, mas em sistemas multirressonadores inteiros.

E o projeto pode ser estendido para outros sistemas além dos CRIT, abrangendo uma ampla gama de circuitos fotônicos baseados em ressonadores, abrindo caminho para seu uso como uma tecnologia fundamental para o processamento de sinais ópticos de próxima geração, permitindo o projeto e o controle flexíveis da propagação da luz, viabilizando múltiplas arquiteturas de processamento fotônico.