Imagine que o processador do seu celular ou computador pudesse funcionar mil vezes mais rápido do que funciona hoje, mas gastando um sopro de energia e sem aquecer absolutamente nada. Essa realidade, que parece ter saído de um filme de ficção científica, acabou de se tornar real. Uma equipe internacional de cientistas liderada pela Universidade de Tóquio uniu forças para criar um tipo de componente eletrônico que promete revolucionar a tecnologia global.
A pesquisa foi publicada na prestigiada revista científica Science e funciona como uma luz verde para o futuro dos nossos aparelhos digitais. O estudo provou que é possível usar as propriedades mais profundas da matéria para gravar dados digitais, os famosos "0" e "1" do código binário, a uma velocidade na escala dos picossegundos, a trilionésima parte de um único segundo. Isso ocorre porque os engenheiros conseguiram quebrar uma barreira que assombra a tecnologia há décadas.
Hoje, os chips normais funcionam movimentando cargas elétricas que geram muito calor, o que faz o aparelho travar ou aquecer se tentarmos acelerá-lo demais. O novo projeto resolve isso usando o giro natural dos elétrons para transmitir informação. O objetivo dos cientistas é orientar a indústria sobre como essa nova física pode ajudar a evitar uma futura crise energética causada pelo consumo crescente dos supercomputadores.
No universo do armazenamento de dados, o novo sistema traz uma inversão total de tudo o que conhecemos. Atualmente, temos de escolher entre a memória RAM (Random Access Memory ou Memória de Acesso Rápido), que é rápida, mas apaga tudo quando desligamos o aparelho, e o disco rígido, que guarda os dados, mas é muito mais lento. O novo chip une o melhor dos dois mundos é ultrarrápido e não perde as informações quando fica sem energia.
O detalhe está em usar um material chamado antiferromagnético, uma liga especial de manganês e estanho. Ao contrário dos ímãs normais de neodímio, que possuem polos norte e sul bem definidos e atraem outros metais à distância, os antiferromagnéticos têm os seus "mini-ímãs" internos anulados entre si.
A CIÊNCIA POR TRÁS DA GRAVAÇÃO ULTRARRÁPIDA
Para fazer a gravação dos dados acontecer, os cientistas aplicam um pulso de energia incrivelmente curto através de uma camada microscópica de metal, no caso o tântalo (Ta). Esse pulso faz com que os elétrons girem e mudem a posição magnética do chip instantaneamente (spin), sem mover peças e sem forçar o sistema. Quando esse pulso elétrico ultrarrápido atravessa o componente, ele funciona como um gatilho invisível, mudando a posição do material num piscar de olhos. Como o chip está livre do magnetismo que atrasa os computadores tradicionais, ele estabiliza a informação imediatamente.
O componente consegue mudar de estado em apenas 40 picossegundos, ignorando perturbações externas graças à firmeza natural da sua estrutura. Como o dispositivo responde a comandos quânticos diretos, ele não precisa desperdiçar energia na forma de calor para forçar a mudança.
Os cientistas realizaram testes térmicos rigorosos e comprovaram que a temperatura do chip subiu apenas 8 °C durante o funcionamento. Para comparação, chips experimentais desenvolvidos anteriormente podiam ultrapassar os 150 °C, aproximando-se dos limites de operação dos materiais. Com esta nova tecnologia, o processador trabalha em velocidades extraordinárias, mas permanece relativamente frio.
Para provar que o sistema é robusto e confiável, a equipe testou o chip em estruturas extremamente pequenas, com espessuras microscópicas de até 10 nanômetros. Além disso, os investigadores fizeram o chip "conversar" com a luz. Conectaram o componente a cabos de fibra óptica de alta velocidade e conseguiram gravar dados usando apenas raios laser. O resultado demonstra o potencial de integrar diretamente sistemas ópticos e memórias eletrônicos, reduzindo etapas intermediárias no processamento de dados.
Se o futuro do consumo caminha para a inteligência artificial massiva e para cidades inteligentes, a indústria tecnológica precisará de soluções cada vez mais rápidas e eficientes. Uma das principais vantagens da nova tecnologia é que o chip pode ser fabricado por meio da pulverização catódica, o mesmo processo já utilizado atualmente pelas grandes fabricantes de semicondutores.
Isso significa que não será necessário construir fábricas totalmente novas. Em muitos casos, bastará adaptar as linhas de produção existentes. Enquanto o mundo se prepara para essa nova era, o estudo serve como um alerta: tecnologias capazes de reduzir drasticamente o consumo de energia e aumentar a velocidade de processamento já começam a sair dos laboratórios e aproximam-se do mercado.
Diagrama esquemático de computação quântica não volátil combinando um elemento de conversão fotoelétrica e um elemento de comutação antiferromagnética.
Créditos: Universidade de Tóquio
Fontes:
https://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/news2.html?pid=30682
https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/11143/
Artigos do site:
https://newtoncbraga.com.br/?view=article&id=18589:fisica-quantica-para-eletronicos-art4637&catid=38
https://www.newtoncbraga.com.br/memoria-historica/27933-pequena-hist%C3%B3ria-da-teoria-qu%C3%A2ntica-art5007.html
Luiza Campos é estudante de Jornalismo na Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Campus Frederico Westphalen, Brasil. Movida pela curiosidade, está sempre atenta às novidades e às transformações no mundo das diversas comunicações, mantendo sempre o compromisso do jornalismo com a verdade.
