Arriva il super-computer di diamanti: l'idea di un 'cervello in fuga' al contrario

Milano, 21 dicembre 2016 – Un computer super veloce e potentissimo grazie ai diamanti: la trovata rivoluzionaria vede al centro un "cervello in fuga" al contrario, che ha coordinato un gruppo di ricerca internazionale. Al centro, vi è il ricercatore canadese Shane Eaton, insieme al dipartimento di fisica del Politecnico di Milano, l'istituto di Fotonica e Nanotecnologie del CNR (IFN-CNR) di Milano e di Trento, in collaborazione con l’Università di Calgary e l’Università di Kyoto. Lo staff ha realizzato il primo prototipo di circuito quantistico integrato in diamante, piattaforma rivoluzionaria che consente di creare computer super veloci e iper performanti.

Secondo lo studio, finanziato dai progetti Cariplo FemtoDiamante ed EU CONCERT-Japan DiamondFab dell’IFN-CNR e appena pubblicato sulla rivisita Nature Scientific Reports, la pietra permette di fare un importante passo avanti nella ricerca dedicata ai computer quantistici, dispositivi che utilizzando i «quBit», ovvero i bit quantistici, assicurano velocità di calcolo molto maggiori rispetto ai computer basati sull’elettronica tradizionale. Una potenza rafforzata dai diamanti che consentono di integrare nello stesso chip le sorgenti di quBit e le guide d’onda ottiche realizzando computer capaci di studiare e capire problemi oggi inaccessibili: dalla diagnostica medica di precisione alla creazione di energia pulita, dalle previsioni dei cambiamenti climatici alle variazioni del mercato azionario.

Una scoperta potenzialmente rivoluzionaria a cui il team è arrivato anche grazie alla vittoria da parte del ricercatore canadese, coordinatore del progetto, Shane Eaton, del prestigioso SIR Scientific Indipendent of Young Researchers del MIUR come giovane talento in Italia, premio che ha una success rate del 2%. Un risultato straordinario che gli ha consentito di ricevere un maxi finanziamento da 420mila euro, con la possibilità di creare un proprio team e proseguire in maniera autonoma nella ricerca.

«Sono arrivato in Italia perché innamorato di questo Paese e qui sono riuscito a raggiungere questo straordinario obiettivo che potrebbe aprire davvero strade importantissime nel mondo della quantistica e non solo - spiega Shane Eaton - Quando si pensa al diamante ci si immagina un materiale puro con un perfetto reticolo di atomi di carbonio. In realtà, in esso sono presenti dei “difetti” come le cosiddette 'nitrogen vacancy' (NV) nelle quali, al posto di due atomi di carbonio adiacenti, si trova un atomo di azoto accanto ad un posto libero nel reticolo. Una diversità che può essere sfruttata per i bit quantistici. Il quBit può assumere contemporaneamente il valore di 0 e 1, il che permette di aumentare esponenzialmente la velocità di calcolo rispetto ad un bit classico degli attuali computer. Fino ad oggi mancava però una tecnica di microfabbricazione in diamante che consentisse di collegare questi quBit per realizzare un computer quantistico».

Cosa che invece Eaton, attualmente ricercatore al Dipartimento di Fisica del Politecnico, con alle spalle una carriera internazionale di altissimo livello, una laurea in Ingegneria Fisica a Vancouver e un dottorato a Toronto, è riuscito a fare, realizzando particolari circuiti fotonici proprio grazie al diamante. Per realizzare questi circuiti ottici in diamante, in particolare, ha utilizzato impulsi laser ultrabrevi che, grazie alla loro breve durata, sono in grado di modificare le caratteristiche fisiche del diamante, mettendone in comunicazione i cosiddetti ‘difetti’ e ponendo le basi per la creazione dei futuristici computer. Il team infatti è già a lavoro per realizzare una rete 3D di quBit nel diamante collegati tra loro con percorsi ottici scritti con il laser. Una rete che permetterebbe di realizzare computer quantistici ultra-veloci.

Ma non è tutto, Eaton ha già in programma un’evoluzione del suo studio. Sempre attraverso il diamante, infatti, si potrebbero ottenere importanti innovazioni nelle apparecchiature mediche: «Mi piacerebbe utilizzare questi “difetti” del diamante come sensori di deboli campi magnetici in modo da realizzare apparecchiature mediche sempre più performanti; penso in particolare a una tecnologia estremamente sensibile e ad altissima risoluzione capace di battere la risonanza magnetica. Le strade per la nostra ricerca sono infinitamente avvincenti», chiarisce il ricercatore.