Transístor quântico estará nos computadores em 2017
Computadores quânticos
Muito antes que os computadores quânticos se tornem realidade, a mecânica
quântica poderá ajudar a transformar os computadores tradicionais em
supermáquinas.
Um avanço demonstrado por pesquisadores da IBM e do Instituto Politécnico
Federal de Lausanne, na Suíça, promete que, em 2017, os fenômenos quânticos
ajudarão a diminuir o consumo de energia dos equipamentos eletrônicos por um
fator de 100.
Como o grande limitador ao aumento de velocidade dos processadores é
justamente o elevado consumo de energia - e, por decorrência o calor dissipado
por eles - é de se esperar um aumento equivalente na velocidade de
processamento.
Há poucos dias, a IBM anunciou uma tecnologia que usa metal líquido para retirar calor dos processadores, afirmando
que isso permitiria colocar um supercomputador atual dentro de um celular "em
poucos anos."
Agora os pesquisadores resolveram marcar data: 2017.
Transístor quântico
O segredo está em um novo tipo de transístor, o elemento fundamental de toda
a eletrônica, chamado Túnel-FET, ou TFET.
O termo túnel se refere ao fenômeno do tunelamento quântico, pelo qual uma
partícula consegue atravessar uma barreira física - este fenômeno já é
largamente utilizado, por exemplo, nos microscópios eletrônicos de tunelamento.
FET é uma sigla em inglês para transístor de efeito de campo.
A tecnologia atual é baseada nos transistores de efeito de campo, onde um
fluxo de elétrons ativa ou desativa o transístor - um fluxo de bilhões de
elétrons, que esquenta tudo por onde passam.
No transístor, duas câmaras são separadas por uma barreira de energia. Na
primeira, uma horda de elétrons fica esperando quando o transístor está
desligado (indicando um 0 binário, por exemplo). Quando é aplicada uma tensão,
eles cruzam a barreira de energia, ativando o transístor. É o que se chama de
injeção termal.
Ocorre que alguns elétrons acabam cruzando essa barreira antes da hora, mesmo
que aparentemente não tivessem energia para tanto. Esse é o efeito túnel, que
sempre atrapalhou o funcionamento dos transistores.
Agora o problema virou solução.
Esta é uma versão de transístor quântico construído pela IBM usando
nanofios.
Efeito túnel
Estreitando a barreira do transístor torna-se possível amplificar o efeito
quântico e passar a basear o funcionamento do transístor inteiro nesse
tunelamento - é a chamada injeção por tunelamento.
Com isto, a energia necessária para que os elétrons cruzem a barreira é
reduzida drasticamente.
"Substituindo o princípio do transístor de efeito de campo tradicional pelo
efeito túnel, pode-se reduzir a tensão dos transistores de 1 volt para 0,2
volt," afirmou o Dr. Adrian M. Ionescu, que está desenvolvendo o Túnel-FET
juntamente com Heike Riel.
Híbrido clássico-quântico
Esta é, na verdade, uma abordagem híbrida, ainda um passo aquém de um
verdadeiro "transístor atômico", demonstrado recentemente por
pesquisadores australianos e finlandeses.
Mas justamente isto torna sua adoção mais rápida, uma vez que os
processadores poderão ser construídos com FETs e Túnel-FETs convivendo no mesmo
chip.
"Os protótipos atuais foram construídos em ambiente pré-industrial. Nós
podemos razoavelmente esperar vê-los em produção em massa por volta de 2017,"
disse Ionescu.
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