Um bilhão de operações por segundo parece bom, mas já pensou em um trilhão de operações por segundo? Essa é a promessa de uma nova técnica que usa pulsos de luz laser como unidades fundamentais da computação, chamadas de bits.

Essa técnica pode alternar entre os estados “1” e “0” um quadrilhão de vezes por segundo, o que é cerca de um milhão de vezes mais rápido que os bits nos computadores atuais.

O estudo foi liderado pelo professor de física Rupert Huber, da Universidade de Regensburg, na Alemanha, e teve colaboração de pesquisadores da Universidade de Marburg também na Alemanha e da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos.

Computadores convencionais funcionam em termos de 1s (uns) e 0s (zeros). Tudo o que fazem, desde resolver problemas de matemática até representar o mundo de um videogame, equivale a uma coleção muito elaborada de operações de 1 ou 0.

Um computador fabricado em 2018 pode usar bits de silício para realizar mais ou menos um bilhão dessas operações por segundo.

No novo estudo, no entanto, pesquisadores pulsaram luz laser infravermelha em chips de tungstênio e selênio, permitindo que eles alternassem entre “1” e “0” como um processador normal de computador, só que um milhão de vezes mais rápido.

A chave para isso está na forma como os elétrons se comportam nessa estrutura de tungstênio e selênio. Na maioria das moléculas, os elétrons em órbita ao redor delas podem pular para vários estados quânticos diferentes, chamados assim de “pseudospins”, quando são estimulados. Quando não são estimulados, os elétrons ficam próximos da molécula, girando em círculos digamos que ociosos, até mesmo preguiçosos.

Se estimulamos esses elétrons com um lampejo de luz, eles terão que queimar energia saltando mais longe da molécula.

A estrutura de selênio-tungstênio tem apenas duas “trilhas” em torno das quais os elétrons estimulados podem percorrer. Com certa orientação de luz infravermelha, o elétron saltará na primeira trilha. Com uma orientação diferente, saltará para a outra pista.

Um computador poderia, na teoria, tratar essas trilhas como 1s (uns) e 0s (zeros). Quando há um elétron na pista 1, é 1. Quando está na pista 0, é 0. Crucialmente, essas pistas são mais ou menos próximas, e os elétrons não precisam correr nelas por muito tempo antes de perder energia – apenas alguns femtossegundos até retornar ao seu estado não estimulado, orbitando mais próximo do núcleo da molécula. Um femtosegundo é mil milhões de milionésimos de segundo, nem tempo suficiente para que um feixe de luz atravesse um único glóbulo vermelho.

Se os elétrons não ficam nas trilhas da estrutura por muito tempo, pulsos de luz adicionais podem empurrá-los de um lado para o outro entre as duas pistas antes que eles tenham a chance de voltar para um estado não estimulado.

Esses “empurrões” de um lado para o outro – 1-0-0-1-0-1-1-0-0-0-1 – é o que faz o grosso da computação e, nesse tipo de material, podem acontecer muito mais rápido do que nos chips contemporâneos.