Tecnologia

Usare la luce per far funzionare i computer è un traguardo meno lontano, grazie alla scoperta dell’Istituto italiano di nanoscienze. Il risultato dello studio, pubblicato sulla rivista “Nature Communications”, apre allo sviluppo di circuiti logici funzionanti unicamente con fotoni

Usare la luce per alimentare i computer è un traguardo meno lontano. Questo  grazie anche al transistor che funziona con segnali esclusivamente ottici messo a punto dai ricercatori dell’Istituto di nanoscienze del Consiglio nazionale delle ricerche (CnrNano, nano.cnr.it) in collaborazione con l’Istituto italiano di tecnologia (Iit), l’università del Salento e gli atenei di Madrid e di Parigi.
Il dispositivo, basato su particelle quantistiche dette polaritoni, è già in grado di eseguire alcune operazioni fondamentali di ogni computer e il risultato apre alla possibilità di costruire interi circuiti logici alimentati dalla luce. Lo studio è pubblicato su “Nature Communications”.
Una “cascata” di transistor – “I ricercatori hanno sfruttato particolari particelle quantistiche, dette polaritoni, nate dall’interazione forte tra radiazione e materia, una sorta di trasportatori di luce all’interno dei semiconduttori”, spiega Daniele Sanvitto di CnrNano di Lecce. “Alimentato da segnali ottico-polaritonici in ingresso, il transistor che abbiamo realizzato restituisce in uscita un segnale amplificato di circa venti volte e in grado di dare l’input a un transistor successivo: è quindi possibile assemblarne diversi in cascata, il primo passo per creare circuiti ottici”.
Sistemi veloci ed economici – Sviluppare transistor ottici concretamente sfruttabili è tra le sfide aperte dell’optoelettronica. “Un punto critico è la compatibilità tra i segnali di input e output senza la quale un transistor è isolato e di fatto inutilizzabile”, commenta il ricercatore, che guida il laboratorio di fotonica avanzata di CnrNano e ha coordinato lo studio assieme a Dario Ballarini, Milena de Giorgi e Giuseppe Gigli, fra gli altri. “Grazie a segnali compatibili, è la prima volta che più transistor ottici funzionano in serie. Lo studio mostra che assemblando tre transistor polaritonici è possibile realizzare i circuiti noti come porte logiche And e Or, che sono i mattoni fondamentali della logica binaria delle operazioni alla base del funzionamento di ogni computer”.
Nell’informatica attuale, la conversione dell’informazione dai transistor elettronici ai cavi di comunicazione ottici e viceversa, causa ritardi e alti consumi energetici. “Il nostro risultato apre alla possibilità di realizzare circuiti logici alimentati esclusivamente con la luce, eliminando le strutture per la trasformazione dei segnali con sistemi più veloci ed economici”, conclude Sanvitto. Inoltre, dal transistor made in Italy si possono immaginare anche circuiti che operano con la logica di tipo neuronale.
Lo studio è finanziato tra l’altro dal progetto Erc (European research council) Starting Grant.