Computação atômica supera lógica binária

Os quatro estados do átomo (esquerda) representam as quatro salas do problema. O tunelamento dos elétrons simula o movimento das pessoas entre as salas (direita). [Imagem: Fresch et al. - 10.1021/acs.nanolett.6b05149]

Nanomáquinas lógicas

Pequenas máquinas lógicas, construídas com átomos individuais, podem criar uma forma mais eficiente de computação do que os supercomputadores atuais, e mais simples do que os tão esperados computadores quânticos.

Uma colaboração internacional, liderada por Barbara Fresch, da Universidade de Liége, na Bélgica, afirma que suas “nanomáquinas” podem superar a computação binária para uma grande gama de problemas.

“A implementação aproveita a natureza estocástica do tunelamento dos elétrons, enquanto a saída permanece como uma corrente macroscópica cuja leitura pode ser realizada com técnicas padrão e não requer sensibilidade de um único elétron,” escreve a equipe.

Computação atômica

As nanomáquinas são átomos de fósforo individuais posicionados – por meio de uma técnica padrão da indústria conhecida como dopagem – em um cristal de silício, com uma densidade de aproximadamente 200 bilhões de átomos por centímetro quadrado.

Os elétrons se movem aleatoriamente entre os átomos de fósforo devido ao fenômeno do tunelamento – vistos como ondas, os elétrons simplesmente “se transmitem” de um átomo para outro, sem se incomodar com qualquer barreira sólida.

Como cada átomo de fósforo pode manter um ou dois desses elétrons e cada elétron pode ocupar diferentes níveis de energia, cada átomo pode ocupar pelo menos um de quatro estados possíveis, e fica transicionando de um para outro obedecendo a um determinado conjunto calculável de probabilidades. Em outras palavras, o tão temido “ruído”, que tanto atrapalha a realização de experimentos em nível atômico, aqui é a própria base de funcionamento do circuito.

Barbara e seus colegas demonstraram que esse sistema pode ser usado para simular determinados problemas computacionais, essencialmente criando um novo tipo de simulador quântico.

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