Uma equipe internacional de cientistas da Universidade Nacional de Seul e da Universidade de Seul apresentou um chip fotônico programável revolucionário, capaz de desacelerar a luz sob demanda. A inovação abre caminho para uma mudança decisiva na computação óptica: em vez dos sinais elétricos tradicionais, podem ser usadas ondas de luz, que são muito mais rápidas e exigem apenas um pouco mais de energia.
A pesquisa foi liderada pelos professores Namkyoo Park e Sungkyu Yu da Universidade Nacional de Seul (Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação), juntamente com o Professor Xianji Piao da Universidade de Seul. Dois jovens cientistas desempenharam um papel importante no desenvolvimento: o Doutor em Ciências Seungkyun Park (Universidade Nacional de Seul e Centro de Inovação PICORE no KAIST) e o estudante de doutorado Bumjun Chae (Universidade Nacional de Seul), que desenvolveram a base teórica da pesquisa. Seu trabalho foi publicado na revista Advanced Science sob o título "Luz Retardada Totalmente Programável Baseada na Representação Espinorial da Transparência Ressonante Acoplada Generalizada".
O problema dos sistemas ópticos é conhecido há muito tempo: a luz, por definição, se move muito rápido e não é facilmente controlável. Para sincronização de sinais, buffer de dados e criação de memória em sistemas de computação óptica, são necessários atrasos temporais controláveis. Dispositivos tradicionais baseados no efeito de transparência ressonante acoplada (CRIT) tinham suas características fixadas durante a fabricação — não era possível reconfigurá-los posteriormente.
Os cientistas propuseram uma abordagem fundamentalmente nova. Em vez de uma construção estática, eles combinaram dois estados ópticos — modos brilhante e escuro dos ressonadores — em um único grau de liberdade e adicionaram elementos de acoplamento em anel controláveis. A principal inovação: o uso da representação espinorial (uma descrição matemática da mecânica quântica) permitiu obter um conjunto completo de graus de liberdade para ajuste. O resultado: o chip pode ser reconfigurado dinamicamente, após a fabricação e até mesmo durante a operação.
O chip programável controla não apenas a velocidade de propagação da luz, mas também a largura de banda, a forma do sinal óptico, a eficiência de transmissão e as características de frequência. A modelagem numérica em uma plataforma de nitreto de silício (um material padrão na fotônica de silício) mostrou alta robustez do dispositivo contra interferências reais: perdas ópticas, variações de parâmetros de processo e efeitos térmicos.
Se a tecnologia for comercializada, um único microchip poderá executar várias funções simultaneamente — desde o ajuste de atrasos de sinal até a conversão de frequência, atuando como um sistema óptico programável. Isso pode reduzir drasticamente o consumo de energia de data centers e servidores de inteligência artificial, que já exigem imensas capacidades, e tornar o equipamento óptico mais compacto e barato.
O Professor Namkyoo Park enfatizou que o novo princípio de projeto usando a representação espinorial aumenta significativamente a flexibilidade dos circuitos integrados fotônicos e permite reconfigurar o fluxo de luz conforme necessário. Os autores planejam desenvolver a tecnologia em direção a sistemas em larga escala baseados em fotônica de silício e seus híbridos com tecnologias de inteligência artificial fotônica — uma área que está apenas começando a revelar seu potencial.
Os coautores da pesquisa — o Doutor Seungkyun Park e o estudante de doutorado Bumjun Chae — acrescentaram que a reinterpretação da física de ressonadores ópticos de um novo ponto de vista abre portas para funcionalidades que antes não eram consideradas. O trabalho recebeu apoio do Ministério da Ciência e Tecnologia da Informação e Comunicação da Coreia do Sul por meio de programas de centros de pesquisa de inovação, laboratórios de pesquisa básica e o programa para jovens pesquisadores.
