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 del 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 i 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, pubblicata oggi 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, 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".