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Titolo: Il computer calcola con la luce

http://www.lastampa.it/_web/cmstp/tmplrubriche/tecnologia/grubrica.asp?ID_blog=30&ID_articolo=3740&ID_sezione=38&sezione=News
L’elettronica è ormai il passato, i processori a fotoni sono il futuro:
così esplodono velocità e prestazioni. Sfruttando il fenomeno quantistico
dell’entanglement delle particelle, si potranno teletrasportare le
informazioni
BARBARA GALLAVOTTI
Nel campo della fisica ottica una rivoluzione tecnologica cova sotto le
ceneri: all’orizzonte ci sono computer basati sulla trasmissione di piccoli
fasci di luce e meccanismi di cifratura che criptano i messaggi segreti
grazie a un sistema basato sul teletrasporto. E molto altro.
Certo, per ora la realizzazione di strumenti come questi è ancora lontana,
ma lo studio dei modelli teorici che sono alla loro base gode di
straordinaria vitalità. Le ricerche in questo settore sono particolarmente
avanzate in Italia e lo dimostra il fatto che il premio «Max Born»,
assegnato dalla Optical Society americana e considerato il più prestigioso
nel campo dell’ottica, sia stato conferito nel 2007 a Luigi Lugiato, fisico
teorico, ricercatore del Consorzio nazionale interuniversitario per le
scienze fisiche della materia e docente all’Università dell’Insubria, a
Como. Lugiato si è occupato proprio di studi legati ai computer a
processori ottici e di ottica quantistica applicabile alla crittografia e
l’onorificienza è una nuova dimostrazione del fatto che la fisica, da noi,
gode di ottima salute.
«È da 20 anni che si cerca di trovare un modo alternativo, fondato
sull’ottica, per svolgere le stesse funzioni per le quali oggi si utilizza
l’elettronica. Insomma, si vorrebbero costruire dispositivi che funzionino
grazie a fasci di fotoni, cioè di luce, invece che con fasci di elettroni»,
spiega Lugiato. Dispositivi del genere potrebbero essere usati, per
esempio, nei computer e, almeno in teoria, i vantaggi sarebbero molti. In
primo luogo i fotoni di cui si compone la luce non interagiscono tra loro,
come invece tendono a fare gli elettroni: significa che in un sistema
ottico non si verificano le interferenze prodotte in un sistema
elettronico. Inoltre un singolo fascio di luce bianca può contenere
contemporaneamente messaggi diversi, ognuno codificato nei fotoni della
lunghezza d’onda corrispondente a un singolo colore (la luce bianca,
infatti, può essere scomposta in luce di tutti i colori dell’arcobaleno).
Nonostante queste straordinarie promesse, però, i computer basati
sull’ottica stentano a decollare e le ragioni sono tecniche. Ci sono
problemi legati alla quantità di energia richiesta per svolgere
l’operazione, che è maggiore di quella necessaria in un apparato
elettronico. Insomma, i computer basati su processori ottici e quelli con
processori elettronici si fronteggiano un po’ come un secolo fa fecero navi
e aerei per il trasporto dall’Europa all’America.
All’epoca i viaggi per mare erano collaudati, più sicuri, e i tempi di
percorrenza continuavano ad abbreviarsi, mentre gli aerei appena nati
faticavano ad affermarsi, dato che i voli erano pericolosi e tecnicamente
complessi. Eppure, a un certo punto, tutto cambiò: il futuro era proprio
nelle goffe scatole volanti. Non sappiamo se la storia si ripeterà per i pc
ottici, ma, parlando con studiosi come Lugiato, si è molto tentati di
crederci.
«Studio fenomeni che potrebbero portare allo sviluppo di processori ottici,
ad esempio i cosiddetti “solitoni di cavità” - sottolinea Lugiato -.
Immaginiamo di avere un fascio di luce laser spesso due decimi di
millimetro: se lo facciamo interagire con un materiale opportuno, sulla
sezione del fascio compaiono dei “puntini” più luminosi. La loro
disposizione può essere controllata in modo da utilizzare la sezione del
fascio stesso come una lavagna su cui scrivere le informazioni che ci
interessano, in un tempo pari a circa un decimiliardesimo di secondo. Poi,
se non si interviene ulteriormente sul fascio, non appena codificati, i
dati viaggiano indisturbati e velocissimi, fino a raggiungere uno strumento
dove essere tradotti in modo comprensibile per un utente umano».
Ancora più alle frontiere della ricerca c’è l’ottica quantistica, anch’essa
al centro degli studi di Lugiato. «In un decennio si sono intensificati gli
sforzi per sfruttare le proprietà quantistiche della luce, prima tra tutte
il cosiddetto “entanglement”, che potremmo tradurre come
l’aggrovigliamento, e che è il fenomeno collegato con il teletrasporto».
Facendo urtare un fotone dotato di opportuna energia contro un bersaglio,
si può ottenere una coppia di fotoni nuovi, ma legati tra loro da un
obbligo di complementarietà che ricorda quello a cui devono sottostare lo
yin e lo yang della filosofia cinese: la somma delle loro energie
dev’essere uguale a quella posseduta dal fotone da cui sono nati e così
pure la somma delle loro altre caratteristiche.
Significa che, anche se i due fotoni si separano, conoscendo le
caratteristiche di uno sappiamo automaticamente anche quelle dell’altro. E,
modificando le caratteristiche del primo, modifichiamo anche quelle del
secondo, nonostante sia molto lontano da noi (fenomeno che i fisici
chiamano teletrasporto e che, se non è proprio quello a cui ci aveva
abituato «Star Trek», è quanto più gli si avvicina).
«La proprietà dell’aggrovigliamento - aggiunge Lugiato - è utile anche in
crittografia. Immaginiamo di creare coppie di fotoni perfettamente
complementari. Poi mandiamo al nostro interlocutore un fotone per ogni
coppia e manipoliamo quelli rimasti in nostro possesso in modo da far loro
codificare il messaggio che vogliamo trasferire. Automaticamente il
pacchetto di fotoni in mano del nostro interlocutore subirà una
trasformazione complementare, che potrà essere interpretata in modo da
risalire al messaggio», dice Lugiato. Lo stesso principio si può utilizzare
per «vedere» un oggetto raggiungibile solo dalla luce e fuori della portata
di qualsiasi strumento. Anche in questo caso si creano due fasci di luce
gemelli e se ne invia uno verso l’oggetto misterioso. Interagendo con
quest’ultimo il primo fascio di luce subirà alterazioni diverse a seconda
delle caratteristiche dell’oggetto stesso, che si rifletteranno sul secondo
raggio, rimasto sotto il nostro controllo. Interpretando i dati ottenuti,
si potrà ricostruire un’immagine di ciò che è irraggiungibile. Se c’è
qualcuno che ancora pensava all’ottica come a un disciplina antica,
condotta armeggiando tra lenti e prismi, è ora che cambi idea.
Chi è Lugiato Fisico
RUOLO: E’ RICERCATORE DEL CONSORZIO NAZIONALE INTERUNIVERSITARIO PER LE
SCIENZE FISICHE DELLA MATERIA E DOCENTE ALL’UNIVERSITA’ DELL’INSUBRIA A COMO
-- 
Jolan Tru, Filippo "Hytok" Simone
L'oracolo sampdoriano di Sunnydale
http://perestroika.altervista.org/
http://lacasadeglielfi.altervista.org/

 abituato «Star Trek», è quanto più gli si avvicina).
C'entra veramente UN CAZZO l'entanglement quantico con il teletrasporto, a 
riprova che le ricerche per pattern match non c'entrano un accidente con le 
ricerche per argomento.
Ciao,
luigi
-- 
/
+--[Luigi Rosa]--
\
Houston, we have a problem.
     --Jim Lovell, "Apollo 13"