Chip de ondas magnéticas pode acelerar computadores 1 000 vezes

Num laboratório da Universidade do Michigan, o estudante de doutoramento Avery-Ryan Ansbro prepara ferro-gálio, uma liga, com uma técnica chamada deposição por laser pulsado. A película fina que produz é uma parte do M3BOLT, um chip apresentado por investigadores da Universidade do Michigan (U-M) e da Universidade de Wisconsin–Madison. A equipa acredita que este chip poderá tornar os computadores 100 a 1 000 vezes mais rápidos.

O problema começa no transístor. Um processador contém milhares de milhões deles, a ligar e desligar para tratar dados, e os fabricantes passaram décadas a reduzi-los para ganhar velocidade e poupar energia. Mas quanto mais pequenos ficam, menos eficientes se tornam: os eletrões atravessam-nos mesmo quando estão desligados, o que desperdiça energia. A equipa estima que os transístores convencionais possam atingir os seus limites teóricos de eficiência energética em 2037.

O M3BOLT dispensa o interruptor. Os seus conceptores combinam um cristal ferroelétrico, niobato de magnésio e chumbo–titanato de chumbo (PMN-PT), com uma camada fina de liga magnética de ferro-gálio. Quando se aplica um campo elétrico, o cristal altera a sua orientação elétrica interna, o que modifica as propriedades magnéticas da camada de ferro-gálio. Isso produz magnões, ondas que se propagam no material com muito pouca resistência e, por isso, perdem menos energia sob a forma de calor. Essas ondas poderiam atingir frequências de terahertz, face aos gigahertz dos processadores de consumo atuais, razão pela qual a equipa afirma que os computadores poderiam processar informação centenas de vezes mais depressa.

O dispositivo poderia também armazenar dados. Os investigadores alterariam a orientação magnética da camada de ferro-gálio, de modo que dois estados magnéticos pudessem valer 1 e 0, em vez dos dois níveis de tensão dos transístores atuais. Essa orientação mantém-se depois de o dispositivo ser desligado, pelo que o mesmo material poderia processar informação e conservá-la sem uma alimentação contínua. Estas continuam a ser projeções: os valores de 100 a 1 000 vezes são estimativas da equipa. O grupo da Universidade de Wisconsin–Madison utilizará simulações informáticas para estudar o desempenho e identificar possíveis defeitos nos materiais, enquanto a U-M continua a desenvolver os materiais, dispositivos e circuitos necessários para que a tecnologia funcione em computadores reais.

Por agora, a equipa concentra-se em dispositivos de baixo consumo, afirmou Wei Lu, professor de engenharia na U-M. Um comunicado de imprensa da equipa defende que dispositivos autónomos ou móveis poderiam levar consigo computadores melhores sem fontes de alimentação enormes. A ambição a longo prazo é maior: «imaginem que um dia poderemos construir supercomputadores com eles», disse Lu. «Talvez não seja preciso uma central nuclear para pôr a funcionar um grande centro de dados.» A equipa não avança qualquer data para nada disto.