Dispositivo controla cor da luz fóton por fóton

Redação do Site Inovação Tecnológica - 03/05/2021

As cores são determinadas no nível mais básico possível: Fóton por fóton.
[Imagem: Tengfeng Zhu et al. - 10.1038/s41467-021-20972-4]

Ajustando a cor da luz

Já é possível usar um laser para emitir múltiplas cores e está em desenvolvimento até um LED que emite luz de qualquer cor, mas Tengfeng Zhu e seus colegas da Universidade de Stanford foram mais na raiz das coisas.

Eles desenvolveram um dispositivo óptico que permite alterar e ajustar as frequências - ou cores - de cada fóton individual em um fluxo de luz, o que permite criar virtualmente qualquer mistura de cores que desejarem.

É uma nova arquitetura fotônica que pode transformar campos que vão desde as comunicações digitais e a inteligência artificial até a computação quântica.

"Nosso dispositivo se destaca significativamente dos métodos existentes, com uma pequena pegada [miniaturização] e ainda oferecendo uma flexibilidade de engenharia tremenda," disse o pesquisador Avik Dutt.

Trânsito de fótons

A estrutura consiste em um "fio" para a luz, transporta um fluxo de fótons com pouquíssima perda.

Os fótons então entram em uma série de anéis, como se acessassem rampas de saída de um de trevo na rodovia.

Cada anel tem um modulador que transforma a frequência dos fótons que passam - frequências que nossos olhos veem como cores. Pode haver quantos anéis forem necessários, e é possível controlar com precisão os moduladores para definir a transformação de frequência desejada.

Assim, da mesma forma que um ajuntamento de fótons de cores aleatórias produz uma luz branca, é possível gerar a cor desejada ajustando os moduladores.

Um feixe de luz original, com polarização e_in, é refletido por uma interface, e então passa por um polarizador que ajusta seu ângulo de polarização.
[Imagem: Tengfeng Zhu et al. - 10.1038/s41467-021-20972-4]

Ao seu dispor

Entre as aplicações que os pesquisadores vislumbram estão as futurísticas redes neurais ópticas para inteligência artificial, que realizam cálculos neurais, que imitam o cérebro, usando luz em vez de elétrons.

Os métodos disponíveis até agora não alteram realmente as frequências dos fótons, mas simplesmente redirecionam os fótons de uma única frequência. Realizar os cálculos neurais por meio da manipulação da frequência pode levar a dispositivos muito mais compactos, dizem os pesquisadores.

"[Nosso dispositivo] é muito versátil. O engenheiro pode controlar as frequências e proporções com muita precisão, sendo possível uma ampla variedade de transformações. Isso coloca um novo poder nas mãos dos engenheiros; como eles vão usá-lo é com eles," resumiu o professor Shanhui Fan.

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