E’ la Giornata internazionale della luce Dal laser ai quanti, le nuove frontiere della ricerca

Dai computer quantistici alle comunicazioni ultrasicure, fino a sensori ‘che vedono senza essere visti’ e a nuove tecnica di analisi per la biomedicina: sono tecnologie di frontiera che nascono dalla possibilità di manipolare la luce e che stanno aprendo le porte a nuove applicazioni: a questi progressi è dedicata la Giornata Internazionale della Luce che si celebra il 16 maggio, nell’anniversario dell’accensione del primo laser messo a punto nel 1960 dallo statunitense Theodore Maiman.

Da quella prima applicazione tecnologica fino al mondo quantistico, lo studio della luce ha trasformato profondamente il mondo e promette di trasformarlo ancora in futuro.

“L’ottica e la fotonica sono veramente i settori di frontiera della ricerca, basta guardare ai Premi Nobel vinti negli ultimi anni”, dice all’ANSA Elisabetta Baldanzi dell’Istituto Nazionale di Ottica del Consiglio Nazionale delle Ricerche e docente all’Università di Firenze.

Particolarmente interessanti per il futuro sono le applicazioni della luce in ambito quantistico, basate spesso sull’impiego dei singoli fotoni, le particelle costituenti della luce.

“Ad esempio, ci sono applicazioni legate alle comunicazioni”, dice all’ANSA Francesco Saverio Cataliotti, direttore all’Ino-Cnr e docente all’Università di Firenze: “Utilizzando singoli fotoni nelle fibre ottiche si ottiene la caratteristica di sicurezza assoluta, perché le comunicazioni non possono essere intercettate”.

Guardando solo ai mesi scorsi, molti studi hanno mostrato le grandi potenzialità della luce.

Una ricerca pubblicata sulla rivista Nature ad aprile, ad esempio, mostra come si possono ottenere computer, trasferimento di informazioni e archiviazione di dati molto più veloci grazie ad un ‘cavatappi laser’, un raggio laser che riesce a spostare atomi ed elettroni del materiale che colpisce inducendo un comportamento quantistico.

È dello stesso mese uno studio pubblicato sempre su Nature, che usa la luce per produrre onde sonore temporanee in fibre ottiche super-sottili, un’accoppiata che potrebbe aprire le porte alle prestazioni super-efficienti richieste ai computer del futuro.

Ancora, a dicembre 2023 un’altra ricerca pubblicata lNature Photonics ha portato a ottenere un chip che fa letteralmente i conti con la luce e le possibili applicazioni spaziano dall’Intelligenza Artificiale ai sistemi di crittografia.

Oltre che come elementi dei computer quantistici, i fotoni potranno aprire le porte anche sensori quantistici che “permettono di osservare un oggetto senza che questo sappia di essere studiato”, continua Cataliotti.

“Le possibili applicazioni vanno dalla sicurezza alla medicina: infatti, usare un fotone per volta costituisce un metodo di indagine diagnostica del tutto non invasivo, che non crea alcun disturbo all’interno dell’organismo”.

La luce è interessante anche per quello che può rivelare sul funzionamento del corpo umano e sul suo benessere: “di recente è stato scoperto un nuovo fotorecettore all’interno dell’occhio che comunica con la ghiandola pineale nel cervello.

Questa ghiandola produce la melatonina, fondamentale per la regolazione del nostro orologio biologico”, aggiunge Baldanzi.

“Questo fotorecettore è molto sensibile alla luce blu, come quella emessa dagli schermi, e sarà dunque molto importante capire le ricadute fisiologiche dello stare molto tempo davanti a computer e smartphone”.

ANSA