Elaborare segnali quantistici avanzati è uno degli obiettivi dei ricercatori dell’Università di Sydney che per la prima volta sono riusciti a immagazzinare informazioni digitali trasportate attraverso delle onde luminose. 

Lo studio che raccoglie lo straordinario successo è stato pubblicato su Nature Communications.
La trasformazione di dati dal dominio dell’ottico all’acustico e viceversa, all’interno di un singolo chip, è fondamentale per la creazione di circuiti integrati fotonici. In parole povere l’idea è quella di produrre strumenti che utilizzano fotoni per gestire i dati.

Come ci ha spiegato Birgit Stiller, della scuola di Fisica dell’Università di Sydney: ” Siamo stati capaci di ottenere le informazioni tramite un trasferimento coerente”. Gli scienziati tramite il chip fabbricato dal laser physics center sono stati capaci di trasferire i parametri degli impulsi ottici, come l’intensità, frequenza e fase ottica in onde acustiche. Birgit ha spiegato: ” Compiendo un ulteriore trasferimento abbiamo ottenuto le informazioni”.

Ma perché è così importante sostituire il segnale da ottico a acustico e viceversa?

Sappiamo che la velocità del suono è centomila volte più bassa di quella della luce, avere un sistema ottico di immagazzinamento dei dati è utile per una presa di informazioni su lunghe distanze, per esempio attraverso i continenti ma
questo va a complicarsi quando la velocità non è più un vantaggio bensì un fastidio, dato che i computer ed i sistemi di telecomunicazione non riescono ad elaborare velocemente tutte le informazioni.

Sappiamo da anni che il trasferimento fotone – fonone – fotone è ampiamente coerente e i tempi di stoccaggio sono estremamente veloci, riconducibili all’ordine dei microsecondi.

Al centro di questo incredibile sistema c’è un elemento chiamato buffer, il professor Benjamin Eggleton anche lui dell’Università di Sydney ci ha spiegato:”Un buffer è un elemento di archiviazione fondamentale per memorizzare le informazioni in onde sonore”.

”Questi strumenti- ha aggiunto lo scienziato- consentono di sincronizzare diversi canali di comunicazione e sono componenti essenziali nelle reti, ad esempio i data center”.

Il gruppo di ricerca lavora da oltre 5 anni su questi sistemi e ha già precedentemente dimostrato che il trasferimento è coerente per memorizzare e recuperare le diverse informazioni.

I dati forniti dalla luce hanno enormi vantaggi rispetto alle informazioni elettroniche ma hanno un problema essendo troppo veloci  hanno bisogno di subire un rallentamento per essere immagazzinate.

Birgit Stiller ha spiegato nel dettaglio questo meccanismo per stoccare le informazioni presenti nel loro chip: ” Le informazioni continuano a rimanere nel dominio ottico solo per un breve periodo in cui la luce viene messa in attesa, in questo momento c’è una trasformazione in onda acustica, questo passaggio è fondamentale per riuscire ad immagazzinare i dati”.

Una volta che l’informazione acustica ha compiuto il suo lavoro tutto quanto torna nel dominio ottico, sostanzialmente capiamo che l’onda acustica viene utilizzata semplicemente come un mezzo di memoria.

Lo studio permette di aggirare i dannosi effetti di dispersione dei dati dovuti alla enorme velocità della luce, i ricercatori dunque sembrano aver trovato una quadratura del cerchio per scrivere e leggere impulsi ottici in questo meccanismo fotonico- fononico.

Ad oggi è possibile cercare un miglioramento tramite la scelta di un materiale migliore, il passo avanti, secondo Birgit può essere fatto ”sostituendo il softglass, attualmente utilizzato, in un chip di silicio”.

La strada comunque rimane lunga e bisogna estendere il funzionamento del dispositivo a dei livelli più elevati, la sfida secondo Eggleton è quella di : ” essere compatibili con sistemi di comunicazione ottica contemporanea  e i datacenter”.

Gianluigi Marsibilio