Cientistas criam partícula híbrida de luz e matéria que pode reduzir drasticamente o consumo de energia da IA

Os computadores funcionam com eletrões desde a década de 1940, mas a Inteligência Artificial (IA) está a levar essa abordagem a limites extremos – os eletrões geram calor e desperdiçam energia ao moverem-se pelos chips, e o problema agrava-se quanto mais dados são enviados a eles.

A luz não apresenta estes problemas porque os fotões são eletricamente neutros e transportam informações rapidamente com perda mínima. O problema é que esta mesma neutralidade que os torna eficientes significa que eles quase não interagem com nada, o que os torna inúteis para a lógica de comutação da qual a computação depende.

Um grupo liderado pelo físico Bo Zhen, da Universidade da Pensilvânia, encontrou uma solução para isto criando algo chamado exciton-polariton, uma partícula híbrida que se forma quando os fotões se ligam fortemente aos eletrões dentro de um semicondutor ultrafino.

Como a equipa conseguiu que a luz mudasse

O acoplamento de Zhen confere à luz a capacidade de interagir com o ambiente de uma forma que os fotões normais não conseguem, tornando-a capaz de realizar as operações de comutação necessárias aos computadores.

A energia envolvida é extremamente pequena. A equipa demonstrou a comutação totalmente luminosa usando cerca de 4 quatrilionésimos de joule, o que é muito menos do que seria necessário para alimentar brevemente um pequeno LED.

"Como são eletricamente neutros e têm massa de repouso zero, os fotões podem transportar informações rapidamente por longas distâncias com perda mínima", disse Li He, coautor do estudo publicado na revista Physical Review Letters e ex-investigador de pós-doutoramento no laboratório de Zhen.

"Mas esta neutralidade significa que eles quase não interagem com o ambiente, tornando-os inadequados para o tipo de lógica de comutação de sinais da qual os computadores dependem", disse.

A abordagem de exciton-polariton contorna esta limitação sem abrir mão das vantagens de velocidade e eficiência que tornam a luz atraente em primeiro lugar.

O que isto pode significar para o hardware de IA no futuro

Alguns chips experimentais de IA fotónica já utilizam luz para certos cálculos, mas sempre que precisam de realizar operações não lineares — as etapas de tomada de decisão no processamento de IA — eles têm que converter os sinais de luz de volta em sinais eletrónicos, o que torna tudo mais lento e consome energia. Se os exciton-polaritons puderem lidar com estas etapas sem a necessidade de conversão de volta para eletrões, isto eliminaria um dos maiores gargalos da computação fotónica.

A escalabilidade da tecnologia é o maior desafio. Mas, se funcionar, poderá levar a chips que processam informações visuais diretamente de câmaras sem a necessidade de conversão entre luz e eletricidade, reduzindo as procuras energéticas de grandes sistemas de IA e, potencialmente, até mesmo suportando funções básicas de computação quântica no futuro.

Referência da notícia

Strongly Nonlinear Nanocavity Exciton Polaritons in Gate-Tunable Monolayer Semiconductors. 08 de abril, 2026. Wang, et al.