Prima dell’articolo voglio ringraziare chi, e siete stati davvero tantissimi, in queste settimane mi ha scritto chiedendomi quando avrei pubblicato un nuovo approfondimento. Sinceramente non mi aspettavo un interesse così grande e questo mi fa molto piacere.

Scrivo per passione e ogni argomento che porto qui nasce da tempo dedicato allo studio, alla lettura di fonti scientifiche e alla verifica delle informazioni. È un modo per condividere quello che imparo e, allo stesso tempo, continuare ad approfondire un mondo tecnologico che cambia a una velocità impressionante.

L’articolo di oggi nasce proprio da una pubblicazione scientifica recente che riguarda uno dei temi più importanti dei prossimi anni e cioè come riusciremo a gestire una quantità sempre più grande di informazioni senza aumentare continuamente il consumo di energia.

Ogni risposta generata da un’intelligenza artificiale, ogni video elaborato online, ogni simulazione industriale e ogni calcolo scientifico esistono grazie a miliardi di transistor che lavorano continuamente dentro processori e server.

Da oltre mezzo secolo l’elettronica moderna si basa sul controllo degli elettroni all’interno del silicio. Riducendo progressivamente le dimensioni dei transistor abbiamo costruito computer sempre più potenti, smartphone capaci di operazioni impensabili pochi anni fa e infrastrutture digitali che oggi sostengono gran parte della nostra vita quotidiana.

Questa evoluzione però sta incontrando limiti fisici sempre più complessi da superare. Ogni commutazione di un transistor richiede energia e una parte viene dispersa sotto forma di calore. Quando moltiplichiamo questo fenomeno per miliardi di componenti che lavorano miliardi di volte al secondo, il problema diventa enorme dal punto di vista energetico.

Nei data center utilizzati anche per l’intelligenza artificiale, una parte significativa della progettazione riguarda proprio alimentazione elettrica e raffreddamento. Per questo la ricerca sta esplorando nuove architetture capaci di elaborare informazioni sfruttando fenomeni fisici differenti che siano più veloci e meno energivore.

Una delle strade più promettenti utilizza qualcosa che conosciamo benissimo… la luce! Si è parlato spesso negli ultimi anni di computer ottici ma qui parliamo di qualcosa che sta tra il computer quantistico ed il computer ottico.

Nel maggio 2026 un gruppo di ricercatori della Monash University di Melbourne, in collaborazione con istituti di Cina, Singapore, Germania e Giappone, ha pubblicato sulla rivista scientifica Nature Photonics un risultato importante nel campo della fotonica integrata.

Il lavoro descrive il primo sistema valletronico completamente integrato su chip, capace di generare, indirizzare e leggere segnali luminosi portatori di informazione all’interno dello stesso dispositivo. Per capire il valore della ricerca dobbiamo entrare nei materiali che hanno reso possibile questo risultato.

Negli ultimi anni una grande attenzione è stata dedicata ai materiali bidimensionali, strutture così sottili da avere spessori nell’ordine di pochi atomi. Tra questi troviamo i dichalcogenuri dei metalli di transizione, una famiglia che comprende materiali come il disolfuro di molibdeno (MoS₂) e il diseleniuro di tungsteno (WSe₂).

Questi materiali hanno proprietà particolari perché gli elettroni possono trovarsi in stati energetici distinti chiamati “valli”. Nel linguaggio scientifico vengono indicate come K e K’ e rappresentano due configurazioni diverse all’interno della struttura elettronica del materiale, per renderlo semplice.

Questa caratteristica offre una possibilità interessante. Oltre alla carica elettrica utilizzata nei normali circuiti elettronici, è possibile sfruttare anche l’appartenenza dell’elettrone a una specifica valle per rappresentare informazione.

Il settore che studia questa possibilità prende il nome di valleytronics. L’obiettivo è sviluppare dispositivi dove l’informazione possa essere controllata attraverso nuove proprietà dei materiali, con la prospettiva futura di ottenere sistemi più efficienti dal punto di vista energetico.

Il problema principale fino a oggi era l’integrazione. In laboratorio erano già stati realizzati dispositivi capaci di svolgere singole funzioni, come generare o rilevare segnali legati alle valli elettroniche. Mancava però un circuito compatto dove tutte queste operazioni potessero avvenire insieme all’unisono.

Il chip sviluppato dai ricercatori combina materiali atomici bidimensionali con metasuperfici ottiche, strutture artificiali nanometriche progettate per controllare il comportamento della luce su scale estremamente piccole.

In questo modo il dispositivo riesce a generare fotoni con una polarizzazione specifica associata alla valle di origine, guidarli lungo percorsi selezionati e trasformare nuovamente il segnale in un’informazione elettrica leggibile.

Uno dei dati più interessanti riportati nel paper, è la selettività di polarizzazione pari a 0,97. Un valore vicino al limite teorico di 1, che indica una separazione molto efficace tra i due canali utilizzati. Per comprendere e rendere estremamente semplice, possiamo dire che avere molta separazione equivarrebbe a dire che abbiamo poco “rumore” che potrebbe disturbare e rendere inutilizzabili i dati.

La dimostrazione sperimentale ha incluso anche l’elaborazione simultanea di due flussi di immagini distinti. Le due valli del materiale sono state utilizzate come canali paralleli, sfruttando un principio simile al multiplexing delle telecomunicazioni, dove più informazioni possono viaggiare contemporaneamente attraverso lo stesso sistema fisico.

Un altro elemento importante riguarda la temperatura di funzionamento. Il dispositivo lavora a temperatura ambiente, un aspetto rilevante perché molte tecnologie basate su fenomeni quantistici, richiedono condizioni estreme di raffreddamento, difficili da applicare su larga scala.

La distanza tra una dimostrazione scientifica e un prodotto industriale rimane comunque grande.

Il chip realizzato dalla Monash University è un prototipo di laboratorio costruito con tecniche avanzate di nanofabbricazione. Trasformare questo principio fisico in una tecnologia disponibile richiederà ulteriori studi, nuovi processi produttivi e verifiche sulla reale scalabilità. Il valore di questa ricerca è però nel percorso che apre.

Per anni abbiamo aumentato la capacità di calcolo principalmente miniaturizzando i transistor. Oggi la crescita dell’intelligenza artificiale, delle simulazioni industriali e dell’elaborazione dei dati, richiede di esplorare anche nuove strade.

Il futuro potrebbe essere fatto da architetture ibride dove elettronica tradizionale, fotonica e nuovi materiali lavorano insieme.

Un chip che calcola con la luce oggi è ancora ricerca ma dimostra che il modo in cui elaboreremo informazioni nei prossimi decenni, potrebbe essere molto diverso da quello che abbiamo conosciuto fino ad ora e con esso, tutto ciò che comporta nella vera e propria rivoluzione sistemica dell’attuale. L.L.