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Infofusíveis: dados são transmitidos quimicamente

Atualmente, as informações são transmitidas usando elétrons. No futuro, tudo aponta para que os dados viajem codificados em fótons.

Mas estas não são as únicas alternativas: as informações também podem ser transmitidas por meio de reações químicas. Ou por uma combinação de algumas dessas técnicas.

George Whitesides e seus colegas da Universidade de Harvard, nos Estados Unidos, desenvolveram um conceito que permite a transmissão de informações alfanuméricas na forma de pulsos de luz - mas luz gerada por fogo, sem a necessidade de eletricidade.

Infofusíveis

Batizada de "infofusível, a descoberta torna possível desenvolver sistemas de informação e processamento que operem em condições nas quais os eletrônicos e as baterias não funcionam.

O material básico do infofusível é uma fita de nitrocelulose sobre a qual são construídos padrões de pontos feitos com sais dos elementos lítio, rubídio e césio.

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Ao colocar fogo na fita, a chama viaja queimando os pontos um após o outro - daí o nome infofusível, já que cada fusível deve literalmente queimar-se para transmitir a informação.

O calor faz com que os elementos químicos de cada ponto emitam luz em comprimentos de onda característicos, que podem ser captados à distância por uma câmera ou por um espectrômetro, mesmo durante o dia.

Como os pontos podem conter combinações de três sais diferentes, geram-se sete combinações possíveis de "bits químicos". Uma combinação de dois pontos eleva essas possibilidades para 49 variações (7 x 7), e assim por diante.

O primeiro problema enfrentado para tornar a tecnologia prática foi que a chama tendia a se extinguir antes de queimar todos os fusíveis e transmitir todas as informações.

Isso foi resolvido usando um substrato de fibra de vidro, que não conduz calor de forma tão eficiente.

Outro problema é que o fogo percorre a fita rápido demais. "Seria necessário um infofusível de 2,6 km para transmitir dados por 24 horas," explica Whitesides. Isso acontece porque as fitas de nitrocelulose queimam-se a uma taxa de vários centímetros por segundo.

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A solução veio na forma de um arranjo de infofusíveis com velocidades de queima diferentes, o que reduziu a velocidade de queima para algo entre 1 e 2 metros por segundo, dependendo do comprimento de cada seção.

Sistema não-elétrico

A configuração final, mais resistente e melhor comportada, permite que a transmissão da informação seja repetida várias vezes, ou que diferentes informações sejam transmitidas periodicamente.

"Nós acreditamos que seja possível desenvolver um sistema não-elétrico e portátil de transmissão de informações que possa ser integrado com qualquer tecnologia moderna de informação," diz Whitesides. "Por exemplo, ele poderá ser usado para capturar e transmitir dados ambientais ou para enviar mensagens para os serviços de emergência."

Intel apresenta chip fotônico a laser para substituir fios de cobre

A Intel anunciou um avanço importante rumo à utilização de feixes de luz para substituir o uso da eletricidade no transporte dos dados nos computadores.

A empresa desenvolveu um protótipo de chip fotônico que realizou, pela primeira vez, uma transmissão óptica de dados com lasers integrados em um chip de silício.

O link óptico é capaz de transmitir dados a distâncias maiores e em velocidades muito mais rápidas do que é possível com a tecnologia atual, chegando a até 50 gigabits de dados por segundo - isso equivale a transferir um filme inteiro em alta definição a cada segundo.

Chip fotônico

O feito é a primeira demonstração prática de um chip fotônico criado pela empresa em 2006 - veja Chip que emite e dirige luz poderá levar fotônica aos computadores.

Os chips dos computadores atuais são interligados por fios de cobre ou por trilhas metálicas nas placas de circuito impresso. Devido à degradação do sinal gerada quando metais são utilizados para transmitir dados, esses cabos têm que ser muito curtos.

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Isso limita o projeto dos computadores, porque exige que processadores, memória e outros componentes sejam colocados a poucos centímetros uns dos outros.

O novo chip fotônico é um passo importante para substituir essas conexões - que usam elétrons para transferir dados - por finíssimas fibras ópticas - que usam fótons para transferir muito mais dados a distâncias muito maiores.

A grande vantagem do novo chip fotônico é a sua construção baseada no silício, que é muito mais barato e fácil de lidar do que outros materiais pesquisados na área, como o arseneto de gálio.

Super telas 3D e datacenters

O impacto da fotônica à base de silício vai além do interior dos computadores. Com as taxas de transmissão de dados alcançadas com esta tecnologia é possível imaginar telas 3D gigantescas, ocupando paredes inteiras, com uma resolução tão alta que será difícil distinguir o ambiente da sala do ambiente do filme.

Os datacenters também terão muito a ganhar, podendo ficar espalhados por vários locais diferentes, em vez de ficarem restritos a espaços pequenos, limitados pelos grossos cabos de cobre que interligam os diversos servidores.

A tecnologia ainda não está pronta para chegar ao mercado. Justin Rattner, chefe do Intel Labs, afirma que o link de 50 Gbps pode ser comparado a um "veículo conceito", que permite que os engenheiros da empresa testem novas ideias e aprimorem as tecnologias para transmitir dados a velocidades crescentes.

O campo das telecomunicações já utiliza lasers para transmitir informações opticamente, mas essas tecnologias, em seu nível atual, são caras e volumosas demais para serem usadas dentro de um computador pessoal.

Um HD inteiro em um segundo

link de 50Gbps é estabelecido por dois chips fotônicos de silício, ambos com lasers integrados, um funcionando como transmissor e outro como receptor.

O chip transmissor é composto por quatro lasers, cujos feixes de luz são dirigidos a um modulador óptico, responsável por codificar os dados a 12,5 Gbps. Os quatro feixes são então combinados e injetados em uma única fibra óptica, alcançando a taxa de transferência total de 50Gbps.

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Na outra ponta do link, o chip receptor faz o inverso, separando a luz da fibra óptica nos quatro feixes individuais e enviando-os para os fotodetectores, que convertem os dados de volta em sinais elétricos.

Os pesquisadores já estão trabalhando para aumentar a taxa de transferência de dados. Para isso eles pretendem acelerar o modulador e aumentar o número de lasers por chip, abrindo caminho, segundo eles, para os links ópticos do futuro, na faixa dos terabits por segundo - o suficiente para transferir todos os dados de um laptop típico em um segundo.

Redes complexas devem ser pensadas quanticamente

A Internet, as redes de conexões entre você e seus amigos, ou entre você e todos os outros seres humanos, são exemplos de redes complexas, cujas propriedades têm sido alvo de pesquisas intensos nos últimos anos.

Com base nas redes complexas, alguns cientistas já defendem que, num futuro próximo, a tecnologia vai prever o futuro e as necessidades humanas.

Redes quânticas

Um pouco mais no presente, um grupo de cientistas alemães e espanhóis, trabalhando no Instituto Max Planck de Óptica Quântica, agora demonstraram que as redes complexas podem ser utilizadas no complexo e instável mundo dos efeitos quânticos.

Eles comprovaram que essas redes quânticas complexas possuem propriedades surpreendentes: mesmo em uma rede quântica muito fracamente ligada, a realização de algumas medições e outras operações quânticas simples permite gerar grafos arbitrários de conexões que seriam impossíveis de fazer de outra maneira.

Redes aleatórias

O comportamento das redes tem sido amplamente explorado no contexto da mecânica estatística clássica.

Redes periódicas têm, por definição, uma estrutura regular, na qual cada nó está conectado a um número constante de vizinhos "geométricos". Quando se tenta ampliar esses sistemas, a sua topologia não é alterada, uma vez que a célula unitária é apenas repetida ad aeternum.

A construção de uma rede aleatória é completamente diferente: cada nó tem uma pequena probabilidade de estar ligado a qualquer outro nó. Dependendo da probabilidade de conexão, essas redes apresentam alguns efeitos típicos.

Por exemplo, se essa probabilidade é alta o suficiente, praticamente todos os nós serão parte de um gigantesco cluster; se ela for pequena demais, surgirão apenas alguns grupos esparsos de nós conectados.

Entrelaçamento e superposição quântica

Em uma rede quântica, um link entre os nós vizinhos é feito por um par de qubits entrelaçados - por exemplo, átomos. Em outras palavras, um elo de uma rede quântica representa o entrelaçamento entre dois qubits.

Portanto, um nó possui exatamente um qubit para cada vizinho, e como ele pode agir sobre esses qubits, ele é chamado de "estação". Isso vale para qualquer tipo de rede quântica.

No entanto, existem diferentes formas de definir o entrelaçamento entre qubits vizinhos. Até agora, as redes quânticas vinham sido modeladas principalmente como grafos periodicamente estruturados, isto é, reticulados.

Neste novo trabalho, os cientistas definiram a quantidade de entrelaçamento entre dois nós como sendo igual à probabilidade de conexão dos grafos aleatórios clássicos.

Isto faz emergir um comportamento qualitativamente diferente: mesmo para a mais baixa probabilidade de conexão, ou seja, se o entrelaçamento entre os nós é, à primeira vista, apenas o suficiente para receber ligações simples, é de fato possível gerar subgrafos de comunicação de qualquer complexidade.

Este resultado baseia-se principalmente no princípio da superposição quântica e na capacidade de manipular os qubits nas estações de forma coerente.

Pensar quanticamente

"Em nosso artigo, queremos ressaltar que as redes com uma estrutura desordenada e sem reticulados periódicos têm de ser analisadas no contexto da comunicação quântica," afirma Sébastien Perseguers, um dos autores do trabalho.

"Na verdade, é bem conhecido o fato de que as redes de comunicação do mundo real têm uma topologia complexa, e podemos prever que o mesmo acontecerá com as redes quânticas. Além disso, queremos enfatizar o fato de que os melhores resultados são obtidos quando se pensa 'quanticamente' não apenas na escala das conexões, mas também numa perspectiva global da rede. Assim, é essencial aprofundar o nosso entendimento do entrelaçamento multipartícula, isto é, o entrelaçamento quântico compartilhado entre mais de duas partículas," diz o pesquisador.

Agora, os pesquisadores planejam estender seu modelo para as redes de estrutura mais rica, as chamadas redes complexas, que descrevem uma grande variedade de sistemas na natureza e na sociedade.

Eles esperam não apenas encontrar muitos fenômenos novos e inesperados quanto aos aspectos teóricos das redes, mas também utilizações práticas para simular e prever os sistemas naturais e sociais.

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A Mendes Internet é uma empresa que atua no mercado mineiro a mais de 17 anos, desenvolvemos projetos de criação de sites em Belo Horizonte e para todo o Brasil com base em cálculos e pesquisas com a concorrência de nossos clientes, visando planejar a melhor estratégia para construir a sua página e deixar sua empresa à frente de sua concorrência.

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