È stato detto ormai diverse volte che l'elettronica basata sul silicio è ormai vicina a un limite fisico invalicabile, e ciò rende necessaria un'alternativa che permetta l'evolversi continuo della tecnologia. Il problema è insito nella miniaturizzazione: con transistor sempre più piccoli si assottigliano anche le barriere che impediscono agli elettroni di "sbagliare strada", e a un certo punto si innescano effetti quantistici che rendono impossibile andare oltre.
La luce è quindi spesso presa in considerazione come alternativa alla corrente elettrica, e sono in corso diverse ricerche ed esperimenti a riguardo. Anzi ci sono già applicazioni pratiche, come quella annunciata ieri da Intel e che riguarda però solo i collegamenti. C'è però chi lavora sull'avveniristica idea di "luce liquida" come elemento della spintronica.
Succede all'Università di Cambridge, dove i ricercatori guidati dal prof. Jeremy Baumberg sono riusciti a creare un interruttore piccolissimo dove luce ed elettricità si fondono, con un comportamento che ricorda quello dei fluidi - per questo si parla di luce liquida. Una soluzione che permette di migliorare enormemente, o anche eliminare, l'interfaccia usata oggi per passare da segnale ottico a elettronico, aumentando così la velocità di elaborazione.
Più facile a dirsi che a farsi, però. Per riuscirci i ricercatori hanno creato un interruttore basato su uno stato della materia noto come polaritone di Bose-Einstein o condensato di Bose-Einstein. Il polaritone è una quasi particella di cui abbiamo già avuto modo di parlare (L'elettronica scalda? Sabbia quantistica per raffreddarla), che risulta "dall'accoppiamento di un eccitone con un fotone", con le caratteristiche di un bosone. Si ottiene tramite la condensazione di Bose-Einstein effettuata su un semiconduttore, che cede l'eccitone.
"L'interruttore a polaritoni unisce le migliori proprietà elettroniche e ottiche in un piccolo dispositivo che può fornire velocità molto alte con consumi minimi", afferma infatti il Dr. Alexander Dreismann del Cavendish Laboratory di Cambridge.
Senza scendere troppo in dettagli tecnici, è interessante notare che si ottiene un fluido che è per metà materia e per metà luce, e che è dotato di spin (grossolanamente, il senso di rotazione di un protone). A questo punto gli scienziati hanno introdotto un campo elettrico che agisce sul condensato di Bose-Einstein e permette di controllare lo spin stesso. È proprio questo l'elemento più innovativo, perché finora era necessario usare segnali ottici o forti campi magnetici per modificare lo spin del polaritone. Il risultato è un interruttore che funziona con energie inferiori agli 0,5 fJ (femto joule, cioè 10^-15 Joule). Così facendo è possibile controllare la luce emessa dal polaritone (fotoni) e creare un segnale digitale.
"L'elettronica basata su luce liquida potrebbe essere un modo per aumentare la potenza e l'efficienza dei dispositivi da cui dipendiamo". Quanto manca prima di avere computer e smartphone a luce liquida? Beh, parecchio, perché il limite è sempre quello: il sistema funziona a temperature criogeniche, e per questo le ricerche sono focalizzate su materiali che possano mostrare gli stessi comportamenti a temperature ambiente. È tuttavia interessante il fatto che il prototipo è stato realizzato usando tecniche produttive già note, ed è quindi - almeno in teoria - già possibile realizzarlo in grande scala.