Pesquisadores alemães desenvolveram uma nova fibra optoacústica com acoplamento extremamente eficiente entre luz e som, um avanço que pode viabilizar a computação neuromórfica fotônica. A descoberta, divulgada em 06 de agosto de 2026, foi publicada na revista Optica e demonstra a possibilidade de realizar processamento inteiramente dentro das fibras ópticas, sem processadores externos. Dessa forma, a técnica consiste em congelar o núcleo líquido da fibra, criando uma plataforma física com não linearidades extremas.
De acordo com os pesquisadores, a nova arquitetura explora as diferenças de velocidade entre as ondas de luz e as ondas de som. Em seguida, a informação é transferida da onda de luz para as ondas sonoras e, posteriormente, convertida de volta em luz. Esse mecanismo permite a criação de uma memória optoacústica, que é um dos blocos fundamentais para a computação neuromórfica. Ademais, no ano passado, a equipe já havia demonstrado o potencial dessa abordagem usando ondas sonoras e de luz combinadas, mesmo com componentes fotônicos pouco eficientes.
Acoplamento inédito entre luz e som
O novo tipo de fibra óptica se destaca pelo acoplamento extremamente eficiente entre fótons e fônons, as partículas que representam o som no interior do material. Portanto, esse acoplamento é essencial para a chamada dispersão de Brillouin, um fenômeno que permite controlar a luz por meio do som. Um esquema da dispersão de Brillouin na nova fibra optoacústica foi divulgado pelos cientistas para ilustrar o princípio de funcionamento. Além disso, a eficiência obtida supera a de soluções anteriores, o que torna viável a aplicação em processamento neuromórfico.
Uma ilustração artística do núcleo da fibra óptica congelado em um capilar de vidro, creditada a Philipp Denghel, mostra como as ondas de luz e som são guiadas de forma eficiente. Dessa forma, a imagem evidencia a estrutura do capilar, que atua como um guia de ondas híbrido para os dois tipos de sinal. Sobretudo, o congelamento do núcleo é o segredo dessa nova plataforma, como detalharam os autores.
Memória optoacústica e computação neuromórfica
Os cientistas conseguiram demonstrar um exemplo prático do potencial dessa fibra ao criar uma memória optoacústica. Assim sendo, essa memória é capaz de armazenar informações codificadas na velocidade relativa entre luz e som, transferindo os dados de uma onda para a outra. Além disso, o processo ocorre de forma totalmente fotônica, ou seja, sem a necessidade de conversões para sinais elétricos. Consequentemente, isso representa um passo importante rumo a computadores neuromórficos baseados em luz, que imitam o funcionamento do cérebro.
Essa arquitetura funciona utilizando as diferenças de velocidade entre as ondas de luz e as ondas de som. Primeiramente, a informação da onda de luz é transferida para as ondas sonoras e, em seguida, convertida de volta em luz para o processamento. Além disso, esse ciclo é controlado pelo acoplamento optoacústico da fibra, que permite uma interação muito mais forte entre os dois tipos de onda. Segundo os pesquisadores, essa é uma abordagem promissora para superar os gargalos dos processadores eletrônicos atuais.
Fibra de núcleo líquido congelada
A criação da nova fibra de elevado acoplamento optoacústico foi possível graças ao congelamento de fibras ópticas de núcleo líquido (LiCOF) em nitrogênio. Nesse processo, o resfriamento a -196 °C induz uma mudança de fase no núcleo da fibra, que passa de líquido para sólido. Essa transformação confere ao guia de ondas propriedades não lineares extremas, sem comprometer a capacidade de conduzir luz. Portanto, o resultado é uma fibra híbrida, com seções líquidas e sólidas que atuam em conjunto.
Segundo Simon Seiderer, um dos autores do estudo, a seção congelada da LiCOF mantém sua capacidade de guiar a luz, e tanto a seção líquida quanto a congelada da fibra guiam ondas sonoras hipersônicas. Ou seja, isso significa que a fibra funciona como um guia de ondas duplo, transportando luz e som com eficiência. Birgit Stiller, outra autora, acrescentou: ‘Ao congelar o núcleo líquido, criamos uma plataforma física totalmente nova que proporciona não linearidades extremas, sendo ao mesmo tempo fácil de manipular.’
Publicação e equipe
O artigo intitulado ‘Giant Brillouin gain in frozen CS2 capillaries’ foi publicado na revista Optica, com DOI 10.1364/OPTICA.600056. Ademais, a equipe é composta por Simon Seiderer, Andreas Geilen, Luan N. Sliwa, Linqiao Gan, Xue Qi, Mario Chemnitz, Markus A. Schmidt e Birgit Stiller. A pesquisa representa um avanço significativo na área de fotônica e computação neuromórfica.
Com essa nova fibra optoacústica, a expectativa é que sistemas de processamento neuromórfico possam se tornar mais compactos e eficientes, operando diretamente na fibra óptica. Dessa forma, o próximo passo da equipe será explorar outras aplicações do acoplamento optoacústico, como a criação de redes neurais totalmente ópticas. A matéria foi produzida pela Redação do Site Inovação Tecnológica, a partir das informações divulgadas pelos pesquisadores.
Fonte
- www.inovacaotecnologica.com.br
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