La luce, non gli elettroni, alla base dei pc del futuro. Una scoperta italiana

Sarà la luce invece degli elettroni la protagonista delle comunicazioni del futuro. A realizzare il C-not ( letteralmente controlled not) - questo il nome della nuova porta logica - è stato un gruppo di lavoro tutto italiano, frutto di una collaborazione tra Istituto di fotonica e nanotecnologie del Cnr di Milano, il gruppo di ottica quantistica della Sapienza di Roma e il Politecnico di Milano. Il dispositivo è stato brevettato e la scoperta sarà presentata sulla prestigiosa rivista Nature Communications.

La trasmissione di quantum-bit, al posto dei classici bit, richiede una porta logica diversa, un dispositivo nuovo capace di elaborarli e di manipolarli, e quindi la sostituzione del classico chip oggi in uso con uno adatto alle caratteristiche e alle proprietà fisiche dei nuovi messaggeri. Il dispositivo brevettato dalla squadra di ricercatori è un chip di vetro, delle dimensioni di circa due centimetri, sul quale viene scritto un circuito integrato che guida i quanti di informazione invece degli elettroni. Un importante salto di qualità dall'elettronica alla fotonica.

La nuova porta di luce è stata realizzata grazie a una tecnica innovativa e originale che utilizza un penna ottica a impulsi laser estremamente brevi (100 milionesimi di miliardesimi di secondo) per scrivere direttamente sul chip di vetro i circuiti ottici responsabili dell'elaborazione e della trasmissione del messaggio quantistico, i qu-bit, appunto.

Una delle caratteristiche importanti di questa nuova tecnica, e che la rende unica nel suo genere, è quella di permettere la realizzazione di circuiti a sviluppo tridimensionale. La tridimensionalità del nuovo chip non è una proprietà banale, e consente non solo di mantenere l'informazione più precisa e anche più sicura, ma permette di integrare in un singolo dispositivo sistemi e architetture di complessità crescente, essenziali per l'hardware dei futuri computer quantistici. Saranno questi infatti gli strumenti capaci di indagare sull'evoluzione di processi complessi come quelli biofisici o quelli quantistici: dallo studio del trasporto e transizioni di fase in sistemi a stato solido, allo studio della dinamica del processo di fotosintesi, alla simulazione delle interazioni fra le particelle elementari. Questo chip rivoluzionario, elaboratore essenziale per i messaggi del futuro, costituisce solo un primo passo, anche se fondamentale, verso la computer fotonica. Qui si apre il vasto settore legato alla costruzione e realizzazione delle sorgenti e dei rivelatori che richiederà ancora qualche anno per diventare applicativo.

La ricerca è stata finanziata da un progetto nazionale Prin ( progetto di ricerca innovativo) del ministero dell'Istruzione, dell'università e della ricerca (Circuiti integrati per l'informazione quantistica) e dal progetto europeo Quasar (Quantum states: analysis and realizations).

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