Processador óptico resolve problema matemático com 100% de precisão

Xiao-Yun Xu e sua equipe da Universidade Shanghai Jiao Tong, na China, desenvolveram um processador fotônico integrado, tridimensional e reconfigurável, especialmente projetado para abordar o problema da soma de subconjuntos, um clássico problema NP-completo.

Os problemas NP-completos, que aumentam exponencialmente com o tamanho dos dados, são alguns dos desafios mais complexos na ciência da computação. Eles têm relevância em diversas áreas, como biomedicina, transporte e manufatura.

Na busca por soluções mais eficientes, os pesquisadores estão investigando alternativas aos métodos de computação tradicionais, com a computação óptica se destacando como uma opção promissora.

Empregando uma técnica inovadora conhecida como escrita direta a laser de femtossegundos, a equipe criou um chip fotônico com 1.449 componentes ópticos padronizados. Essa abordagem permite uma prototipagem rápida e proporciona maior flexibilidade de design, essencial para enfrentar a complexidade desses problemas matemáticos.

Computação com Luz na Prática

O problema da soma de subconjuntos consiste em determinar se um subconjunto específico de números pode somar um valor determinado. Ao aplicar a computação óptica a essa questão, os pesquisadores foram capazes de codificar o comportamento da luz para realizar os cálculos necessários.

O processador fotônico funciona permitindo que os fótons em um feixe de luz explorem todos os caminhos possíveis simultaneamente, garantindo um paralelismo total. Essa abordagem não só acelera o processamento, mas também mantém uma precisão inigualável — o protótipo foi capaz de resolver diferentes instâncias do problema da soma de subconjuntos com 100% de confiabilidade.

As aplicações dessa tecnologia vão muito além do problema matemático em questão. A natureza reconfigurável do processador possibilita sua adaptação para tarefas como redes neurais ópticas e computação quântica, apontando para um futuro promissor e versátil para a computação com luz.

Além disso, esse novo protótipo demonstrou desempenho superior em relação aos processadores eletrônicos, especialmente em termos de tempo de computação e eficiência à medida que o tamanho do problema aumenta.

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