Con l’avvento dell’intelligenza artificiale e dell’era dei big data, i computer elettronici tradizionali incontrano sempre più spesso colli di bottiglia fisici nell’elaborazione di enormi quantità di dati. Al contrario, i computer fotonici, che elaborano i dati utilizzando fotoni anziché elettroni, offrono notevoli vantaggi, tra cui velocità ultra-elevate, massiccia elaborazione parallela dei dati e consumo energetico eccezionalmente basso. Tuttavia, la fabbricazione e le condizioni operative dei componenti fondamentali del calcolo fotonico rappresentano da tempo i principali ostacoli alla loro diffusa adozione. La recente scoperta del team dell’Università di Southampton affronta direttamente questo punto critico e dolente.
Il team di ricerca è riuscito a generare micro-laser separati spazialmente all'interno di una microcavità ottica basata su cristalli liquidi e molecole di colorante organico. Sorprendentemente, questi micro-laser hanno raggiunto la sincronizzazione spontanea, operando come un emettitore di luce coerente unificato alla stessa identica frequenza e fase, formando così uno stato collettivo macroscopico noto come "supermodalità".
In precedenza, il raggiungimento di fenomeni di controllo laser così complessi si basava principalmente su microcavità semiconduttrici specializzate e poteva essere osservato solo in ambienti criogenici estremi inferiori a -250 gradi. Gli alti costi del raffreddamento criogenico e la complessità delle attrezzature necessarie hanno reso quasi impossibile portare questa tecnologia fuori dal laboratorio. La piattaforma di nuova concezione non solo funziona stabilmente a temperatura ambiente standard, ma vanta anche due vantaggi chiave:
Accordabilità elettrica: Applicando semplicemente una piccola tensione, le molecole di cristalli liquidi all'interno della microcavità possono essere riorientate, consentendo una regolazione flessibile della propagazione della luce e delle modalità operative del laser.
Riconfigurabilità ottica: Le posizioni relative dei micro-laser all'interno dello stesso dispositivo possono essere riconfigurate dinamicamente in base a requisiti specifici.
Dmitry Dovzhenko, autore principale dell'articolo e ricercatore presso il Centro di ricerca sull'optoelettronica dell'Università di Southampton, ha sottolineato che questa ricerca dimostra che il "comportamento collettivo" della luce non richiede necessariamente stati complessi di accoppiamento della luce-materia o ambienti criogenici. La nuova piattaforma non solo è più semplice e pratica, ma utilizza anche materiali maturi. Ciò fornisce un percorso molto promettente per lo sviluppo di dispositivi pratici a basso-costo, riconfigurabili e facilmente scalabili per future applicazioni di calcolo fotonico.
