Fisica: realizzato a Milano in diamante primo circuito fotonico

Roma - Ci sono riusciti. I circuiti fotonici, quelli cioe' sui quali scorreranno le informazioni nei futuri computer quantistici, sono non solo possibili, ma sono stati anche realizzati. A immaginare, progettare e realizzare il primo concreto passo verso il computer quantistico, un gruppo internazionale di ricercatori guidato congiuntamente dall'Istituto di fotonica e nanotecnologie del Consiglio nazionale delle ricerche (Ifn-Cnr) di Milano e di Trento e dal Dipartimento di fisica del Politecnico di Milano cui hanno partecipato anche gruppi dell'Universita' di Kyoto (Giappone) e dell'Universita' di Calgary (USA). In un articolo apparso sulla rivista Nature Scientific Reports, i ricercatori hanno infatti annunciato di essere riusciti a realizzare circuiti fotonici all'interno di una piattaforma in diamante, capaci in prospettiva di offrire una potenza di calcolo infinitamente superiore rispetto ai computer tradizionali.
"La dimostrazione della fattibilita' delle guide d'onda dei circuiti fotonici rappresenta il primo passo verso la realizzazione di futuribili computer quantistici dalle potenzialita' di calcolo elevatissime", sottolinea la coordinatrice del gruppo di ricerca e direttrice dell'Ifn-Cnr Roberta Ramponi. L'importanza dello studio consiste nell'aver realizzato il primo prototipo di circuito quantistico integrato in diamante, piattaforma che consente di integrare nello stesso chip le sorgenti di quBit (i bit quantistici) e le guide d'onda ottiche. ''I circuiti fotonici sono l'equivalente ottico dei circuiti elettrici: al posto degli elettroni del semiconduttore del chip, ad essere trasportati lungo i percorsi ottici sono i fotoni, i quanti di luce. Per la creazione di tali percorsi sono stati impiegati impulsi laser ai femtosecondi molto ravvicinati che, grazie alla loro brevita', riescono a modificare le caratteristiche fisiche del diamante tracciando le linee che costituiscono il circuito e mettendo in comunicazione i difetti presenti nel diamante che possono essere sfruttati come bit quantistici'', precisa Ramponi. "I computer quantistici consentirebbero di risolvere problemi dall'elevata complessita' di calcolo come le previsioni dei cambiamenti climatici o le variazioni del mercato azionario, ma troverebbero impiego anche nella sensoristica e nella diagnostica medica, ad esempio nella risonanza magnetica, aumentandone esponenzialmente sensibilita' e risoluzione" ha detto.
Quando si pensa al diamante, s'immagina un materiale puro con un perfetto reticolo di atomi di carbonio. "Nel reticolo, invece, sono presenti dei 'difetti', seppur rari, come le cosiddette 'nitrogen vacancy' (Nv) nelle quali, al posto di due atomi di carbonio adiacenti, si trova un atomo di azoto accanto ad un posto libero nel reticolo. Questi sono casualmente distribuiti nel volume del diamante (uno ogni miliardo di atomi di carbonio), ed hanno proprieta' speciali in quanto lo spin dell'elettrone che orbita intorno ai difetti puo' essere sfruttato come bit quantistico con la possibilita' di assumere contemporaneamente il valore di 0 e 1 e quindi aumentare esponenzialmente la velocita' di calcolo rispetto agli attuali computer con i bit normali rappresentati dagli elettroni", conclude la ricercatrice. "Mediante irraggiamento con laser a femtosecondi, oltre a realizzare le guide d'onda ottiche, e' possibile creare le Nv nelle posizioni volute, controllando cosi' lo schema dei circuiti quantistici". (AGI)
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