Há 80 anos que a computação depende de eletrões a correr por circuitos. Mas os eletrões geram calor, consomem energia e estão a chegar ao limite físico. Os fotões (luz) são o oposto: não geram calor, viajam à velocidade da luz. Só têm um problema — não interagem entre si, o que os torna inúteis para fazer switching lógico. Até agora.
Em menos de 30 dias, dois grupos de investigação independentes anunciaram avanços que podem resolver este problema: a Universidade da Pensilvânia criou quasi-partículas híbridas de luz e matéria que fazem switching tudo-ótico com energia recorde; a Monash University construiu o primeiro chip capaz de gerar, direcionar e ler sinais de luz num único dispositivo.
Descoberta #1: Exciton-Polaritons (U. Pennsylvania)
Luz acoplada a uma nanocavidade interage com um semicondutor atómico ultrafino, criando exciton-polaritons. (Crédito: Zhi Wang / U. Pennsylvania)
A equipa do físico Bo Zhen, na Universidade da Pensilvânia, criou uma nanocavidade onde fotões são acoplados fortemente a excitões (pares eletrão-buraco) numa monocamada de MoSe₂. Deste acoplamento nascem os exciton-polaritons — partículas híbridas que combinam o melhor dos dois mundos: a velocidade dos fotões com a capacidade de interação da matéria.
O resultado: conseguiram fazer switching tudo-ótico (luz a controlar luz) com apenas 4 femtojoules (4 × 10⁻¹⁵ J) de energia, em escalas de picossegundos. É um recorde para sistemas de exciton-polaritons em 2D. O trabalho foi publicado na Physical Review Letters (Vol. 136, No. 14) e recebeu financiamento da US Office of Naval Research e da Sloan Foundation.
(a) Esquema da nanocavidade acoplada a MoSe₂. (b) Pilha do semicondutor ajustável por tensão. (c) Imagem SEM da nanocavidade de Si₃N₄. (Fonte: Physical Review Letters, arXiv:2411.16635)
Because they are charge-neutral and have zero rest mass, photons can carry information quickly over long distances with minimal loss. But that neutrality means they barely interact with their environment, making them bad at the sort of signal-switching logic that computers depend on.
— Li He, co-autor do estudo (U. Pennsylvania)
Descoberta #2: Chip Valleytrónico (Monash University)
A 2 de junho de 2026, a Monash University (Austrália) anunciou um avanço complementar na revista Nature Photonics. A equipa do Dr. Chi Li criou o primeiro chip totalmente integrado que consegue gerar, direcionar e ler sinais de luz num único dispositivo — algo que a comunidade valleytronics perseguia há anos.
Ilustração artística do chip fotónico valleytrónico. (Crédito: Dr. Chi Li / Monash University)
O chip usa uma propriedade quântica da luz chamada grau de liberdade valley — em vez de codificar informação na carga elétrica (como os chips normais) ou no spin (spintrónica), usa os chamados 'vales' na estrutura de bandas de materiais 2D. Funciona à temperatura ambiente, sem necessidade de arrefecimento extremo, e demonstrou capacidade de processar dois fluxos de informação simultâneos.
Until now, we could generate or detect these signals, but not do everything in one integrated device. What we've built is a complete on-chip system that can create, route and read this information with very high precision.
— Dr. Chi Li, autor principal (Monash University)
O que significam para a IA
Os data centers de IA são dos maiores consumidores de energia do mundo. Treinar um único modelo grande consome o equivalente ao consumo anual de centenas de casas. Grande parte dessa energia perde-se como calor — os chips eletrónicos aquecem tanto que empresas como a Microsoft já instalam arrefecimento líquido avançado nos seus data centers.
A computação fotónica elimina esse calor. Num chip que processa informação com luz, não há resistência elétrica, não há aquecimento de Joule. O problema até agora era que os chips fotónicos precisavam de converter luz em eletricidade para fazer operações não-lineares (como as decisões numa rede neural). Cada conversão anulava as vantagens.
Feito por humanos — Portugal Binário
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