La luce che apre la scatola nera. L’Università di Trento coinvolta in due studi internazionali nel campo della fotonica

La luce che apre la scatola nera. L’Università di Trento coinvolta in due studi internazionali nel campo della fotonica.

Mirko Lobino (professore al Dipartimento di Ingegneria industriale) ha costruito un dispositivo che attraverso fasci laser luminosi potrebbe svelare nuove proprietà della materia. Per la prima volta viene utilizzato l’apprendimento automatico nei chip computazionali.

C’è chi lo paragona a un telescopio. Il computer quantistico per alcuni è considerato come lo strumento che permetterà, in futuro, di guardare più lontano di un computer tradizionale. E di osservare in particolare cosa accade all’interno della materia nel mondo dell’infinitesimamente piccolo. Un dispositivo in grado di lavorare e risolvere problemi in maniera esponenzialmente più veloce. Realizzarlo è lo scopo di chi studia fisica e computazione quantistica.

La luce che spiega la materia

In questa corsa è impegnata anche l’Università di Trento con Mirko Lobino, docente di Fisica al Dipartimento di Ingegneria industriale, che ha recentemente portato la sua attività di ricerca su chip fotonici dall’Australia a Trento. Il professore è coinvolto in due progetti internazionali guidati dal collega Alberto Peruzzo, professore alla RMIT University.

La luce che spiega la materia. La ricerca apre la strada alla realizzazione di una piattaforma più compatta e adattabile per i processori fotonici classici e quantistici.

Uno strumento che consente di simulare le proprietà quantistiche dei materiali allo stato solido utilizzando la luce

In questo primo studio i ricercatori hanno costruito un dispositivo fotonico integrato e riconfigurabile, in grado di riprodurre, attraverso raggi di luce, perturbazioni ambientali, effetti esterni, disordine e interferenze. Fenomeni quantistici che accadono all’interno della materia, difficili da osservare e misurare perché riguardano pochi elettroni.

Questo strumento consente di simulare le proprietà quantistiche dei materiali allo stato solido utilizzando la luce. È stato realizzato in niobato di litio, uno dei materiali più sfruttati per i modulatori elettro-ottici ad alta velocità. Al suo interno, una serie di minuscoli canali, lunghi pochi micrometri sono in grado di guidare la luce e in questo modo di ricreare il comportamento ondulatorio degli elettroni in un reticolo atomico.

L’apparecchio può essere riconfigurato più volte, modellando ad ogni esperimento un solido con proprietà diverse. Per la prima volta è stato utilizzato un unico dispositivo capace di simulare il trasporto elettronico in 2500 configurazioni diverse.

Con questo studio, spiegano i ricercatori, sono state dimostrate sperimentalmente diverse dinamiche fisiche su un singolo congegno. Che è controllabile, consente una rapida riconfigurazione con un basso consumo energetico ed è di dimensioni ridotte.

Il machine learning per la computazione quantistica. Il secondo studio utilizza per la prima volta l’apprendimento automatico per programmare chip fotonici riconfigurabili e controllare cosa accade all’interno di questi dispositivi quantistici.