Un computer a raggi T

Chip, circuiti, apparati, computer che viaggiano a Terahertz di frequenza. Non sarà l’elettricità a spingere l’elaborazione digitale del futuro, bensì la radiazione infrarossa : questo l’obiettivo degli studi condotti all’ Università dello Utah dal team del professor Ajay Nahata, che in uno studio pubblicato in questi giorni sulla rivista Optics Express racconta i primi passi verso una nuova generazione di circuiti elettronici.

“I circuiti elettronici odierni lavorano a frequenze nell’ordine dei Gigahertz – miliardi di cicli al secondo – spiega Nahata – Quello che si punta a realizzare sono dispositivi capaci di trasportare e manipolare dati a frequenze nell’ordine del Terahertz, migliaia di miliardi di cicli al secondo”. Un obiettivo ambizioso, ma che “è tutta una questione di velocità”. “In questo studio – racconta ancora il professore – abbiamo mostrato il primo passo verso la creazione di circuiti che utilizzano la radiazione T e che sono potenzialmente in grado di lavorare a quelle velocità”.

La strada è ancora lunga: Nahata ritiene che occorreranno almeno altri 10 anni per vedere le prime applicazioni pratiche di quanto da lui iniziato, ma l’obiettivo è di quelli davvero stimolanti. Macchine in grado di operare a velocità mille volte superiori a quanto attualmente in circolazione, consentirebbero enormi capacità di elaborazione: il problema sarà costruire circuiti in grado di gestire queste velocità.

Quanto realizzato nei laboratori dell’università statunitense non è altro, infatti, che l’equivalente dei cavi che uniscono i circuiti. Creando in piccoli pannelli d’acciaio delle incisioni con larghezze nell’ordine dei centinaia di micron – poco più di un capello umano – i ricercatori sono riusciti a svolgere le operazioni “base” per la gestione del segnale infrarosso lontano ( FIR ), vale a dire channeling , bending , splitting e coupling .

Il risultato dell’accoppiamento di vari pannelli, in grado di fungere da “accoppiatori” o “divisori” di segnale, è la gestione della radiazione T sotto forma di onde di plasma , denominate plasmons oppure plasmon polaritons : si tratta dell’equivalente degli elettroni nei circuiti tradizionali o dei fotoni in quelli ottici. Ma, precisa Nahata, “tutto quello che abbiamo realizzato sono i fili per costruire i circuiti: ora il problema sarà realizzare switch, transistor, modulatori e tutti i dispositivi capaci di operare a frequenze nell’ordine dei Terahertz”.

La velocità, tuttavia, non è tutto. Un’altra grande promessa nel campo dell’elettronica digitale è il quantum computing , che di anno in anno si avvicina sempre di più alla sua realizzazione. Anche grazie al lavoro del professor Prem Kumar , della Northwestern University : lo scienziato, assieme al suo team, ha dimostrato la possibilità di creare una porta logica quantica con una fibra ottica , realizzando così il possibile mattone base di qualsiasi circuito elettronico quantico.

Non è la prima volta che circuiti del genere vengono realizzati: la novità è costituita appunto dall’utilizzo di una fibra ottica, una tecnologia impiegata da anni e che potrebbe dunque semplificare l’introduzione della computazione quantica. “È davvero eccitante, si tratta di applicazioni a portata di mano” ha commentato un soddisfatto Kumar: nei piani del suo gruppo di ricerca c’è la realizzazione, entro il prossimo anno , di un circuito che sia già in grado di svolgere compiti reali, come la gestione della sicurezza dei dati tipica del quantum computing.

Luca Annunziata

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