Em um avanço notável na computação óptica, também conhecida como computação fotônica, que utiliza luz em vez de eletricidade, cientistas apresentaram um protótipo de processador que resolve problemas complexos de maneira mais eficiente do que os computadores eletrônicos convencionais.
Xiao-Yun Xu e sua equipe da Universidade Shanghai Jiao Tong, na China, desenvolveram um processador fotônico tridimensional e reconfigurável, especialmente projetado para enfrentar o problema da soma de subconjuntos, um desafio clássico da categoria NP-completo.
Problemas NP-completos, que aumentam exponencialmente em complexidade conforme o tamanho dos dados, representam alguns dos maiores enigmas na ciência da computação. Eles têm amplas aplicações em áreas como biomedicina, transporte e manufatura, exigindo métodos de solução inovadores.
Para avançar nesse campo, os pesquisadores estão explorando alternativas à computação tradicional, e a computação óptica vem se destacando como uma abordagem promissora.
Utilizando uma técnica inovadora chamada escrita direta a laser de femtossegundos, a equipe construiu um chip fotônico composto por 1.449 componentes ópticos padronizados. Essa tecnologia permite prototipagem rápida e maior flexibilidade no design, aspectos essenciais para lidar com a complexidade de problemas matemáticos desafiadores.

O problema da soma de subconjuntos consiste em identificar se existe um subconjunto de números que atinge uma soma específica. Ao representar esse problema por meio da computação com luz, os cientistas conseguiram programar o comportamento dos fótons para realizar cálculos.
Esse processador permite que os fótons em um feixe de luz explorem simultaneamente todos os caminhos possíveis, oferecendo paralelismo total. Esse recurso não apenas acelera os processos computacionais, mas também garante uma precisão até agora incomparável: o processador fotônico solucionou várias instâncias do problema da soma de subconjuntos com 100% de confiabilidade.
As possíveis aplicações dessa tecnologia, no entanto, vão muito além desse desafio matemático.
A natureza reconfigurável do processador possibilita sua adaptação para tarefas como redes neurais ópticas e computação quântica, vislumbrando um futuro versátil para a computação baseada em luz.
Esse protótipo já demonstrou um desempenho superior ao dos processadores eletrônicos convencionais, particularmente em velocidade e eficiência conforme o problema aumenta.
Fontes: Inovação Tecnológica e artigo XU, Xiao-Yun; et.al. Reconfigurable integrated photonic processor for NP-complete problems. Advanced Photonics, v. 6, n. 5, p. 056011, 2024.
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