“Nesse
trabalho, demonstramos a capacidade de transistores baseados em
pontos quânticos [quantum dots] executarem operações
complexas diretamente na memória. Isso pode levar ao desenvolvimento
de novos tipos de dispositivos e circuitos computacionais, nos
quais as unidades de memória estejam combinadas com as
unidades de processamento lógico, economizando espaço,
tempo e consumo de energia”, disse Victor
Lopez Richard, professor do Departamento de
Física da UFSCar e um dos coordenadores do estudo.
O transistor
foi produzido por técnicas de crescimento epitaxial –
isto é, pela deposição de camadas ultrafinas
sobre um substrato cristalino. Nessa base microscópica,
gotas nanoscópicas de arseneto de índio funcionam
como pontos quânticos, confinando elétrons em estados
quantizados. As funcionalidades de memória decorrem da
dinâmica de carga e descarga elétrica dos pontos
quânticos, engendrando padrões de corrente com periodicidade
modulável pela voltagem aplicada nas portas [gates] do
transistor ou pela luz absorvida pelos pontos.
“A
grande virtude do nosso dispositivo é que ele possui uma
memória intrínseca, armazenada como carga elétrica
no interior dos pontos quânticos. O xis da questão
é controlar a dinâmica dessas cargas de modo que
o transistor possa manifestar diferentes estados. Suas funcionalidades
englobam as capacidades de contar, lembrar e realizar as operações
aritméticas simples normalmente feitas pelas calculadoras.
Porém em escalas de espaço, tempo e energia incomparavelmente
menores”, informou Richard.
Segundo
o pesquisador, não se espera que o transistor venha a ser
utilizado em computação quântica porque esta
baseia-se em outros efeitos quânticos, como o “emaranhamento”.
O emaranhamento ocorre quando pares ou grupos de partículas
são gerados ou interagem de tal maneira que o estado quântico
de cada partícula não pode ser descrito independentemente,
mas depende do conjunto, por mais distantes que as partículas
se encontrem umas em relação às outras.
Mas pode
levar à elaboração de uma plataforma utilizável
em equipamentos como contadoras ou calculadoras, com a memória
intrinsecamente vinculada ao próprio transistor, e todas
as funcionalidades disponíveis dentro do mesmo sistema,
em escala nanométrica, sem a necessidade de um espaço
outro para o armazenamento.
“Além
disso, como os pontos quânticos são sensíveis
a fótons, podemos dizer que o transistor é capaz
de enxergar a luz. E, tanto quanto a voltagem elétrica,
a absorção fotônica possibilita controlar
a dinâmica de carga e descarga dos pontos quânticos,
simulando as respostas sinápticas e algumas funcionalidades
neurais”, acrescentou.
Mas novas
pesquisas serão necessárias antes que o transistor
possa vir a ser utilizado como recurso tecnológico. Porque,
por enquanto, ele só funciona em temperaturas extremamente
baixas, da ordem de 4 kelvin, correspondentes à temperatura
do hélio líquido. “Nossa meta é torná-lo
funcional em outros patamares – até mesmo na temperatura
ambiente. Para isso, os espaços eletrônicos do sistema
deverão estar suficientemente espaçados, de forma
a não serem afetados pela temperatura. Será preciso
controlar melhor também as técnicas de síntese
e crescimento do material, de modo a sintonizar os canais de carga
e descarga. E a quantização dos estados armazenados
nos pontos quânticos”, ressalvou Richard.
