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Un chip di vetro, largo circa un paio di centimetri, con circuiti ottici scritti con il laser. Piste dove far viaggiare i fotoni, invece degli elettroni, per l’elaborazione delle informazioni (i cosiddetti qubit, ovvero quanti di informazione). È questo l’ultimo contributo italiano alla creazione dei computer quantistici: una porta logica con circuiti ottici integrati, il cuore degli elaboratori del futuro. A realizzarla (con brevetto già depositato) sono stati i ricercatori dell’ Istituto di Fotonica e Nanotecnologie del Cnr (Ifn-Cnr), il gruppo di Ottica Quantistica della Sapienza Università di Roma, e il Politecnico di Milano.
Come suggerisce il nome, una porta logica è un componente informatico in grado di eseguire delle operazioni logiche (elaborando segnali binari, ovvero l’1 e lo 0). Quella sviluppata dai ricercatori italiani, CNOT (da photonic controller - controllo ottico - e NOT, ovvero del tipo che inverte il segnale in ingresso ) è dotata di circuiti ottici integrati, e permetterà ai computer nei quali verrà implementata di raggiungere elevate velocità di calcolo rispetto ai computer tradizionali.
Per scrivere questi circuiti su questo piccolo chip di vetro gli scienziati hanno utilizzato una particolare tecnica: impulsi laser di brevissima durata (appena 100 milionesimi di miliardesimi di secondo) che funzionano come una sorta di penna ottica. In questo modo i ricercatori sono riusciti a dimostrare di poter realizzare un componente miniaturizzato dei computer quantistici con estrema precisione.
Ma la scoperta dei ricercatori, pubblicata su Nature Communications, non è importante solo per lo sviluppo dei computer quantistici. La ricerca infatti apre le porte allo studio di fenomeni fisici quali il trasporto e le transizioni di fase in sistemi a stato solido, lo studio del processo di fotosintesi e l’analisi delle interazioni tra particelle elementari, come spiega Fabio Sciarrino della Sapienza Università di Roma, uno degli autori : “Utilizzando la tecnologia integrata abbiamo recentemente studiato il moto di due particelle, bosoni o fermioni, in un reticolo: un fenomeno denominato quantum walk . Questo è un primo passo verso scenari più complessi, il nostro obiettivo è quello di investigare entro pochi anni problemi che non siano simulabili con un computer di tipo classico”.
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