Le porte logiche sono gli elementi costitutivi fondamentali dei computer e ora gli scienziati hanno sviluppato quelle più veloci mai realizzate. Facendo esplodere grafene e oro con impulsi laser, i nuovi circuiti logici funzionano un milione di volte più velocemente dei computer esistenti, dimostrando la fattibilità dell'"elettronica a onde luminose".

Le porte logiche (porte logiche o porte) prendono due segnali di ingresso, li confrontano e quindi emettono un segnale in base al risultato. Possono, ad esempio, emettere 1 se entrambi gli ingressi sono 1 o 0, o se uno o nessuno di essi è 1, tra le altre "regole".

Miliardi di singoli elementi logici sono stipati in chip per creare processori, memorie e altri componenti elettronici.

Tuttavia, gli elementi logici non funzionano istantaneamente: c'è un ritardo dell'ordine di nanosecondi durante l'elaborazione dei dati di input. È abbastanza veloce per i computer di oggi, ma c'è sempre spazio per miglioramenti. Nuovi elementi logici possono elaborare le informazioni in femtosecondi, che sono un milione di volte più brevi dei nanosecondi.

Per raggiungere queste velocità estreme, gli scienziati hanno creato composti costituiti da filo di grafene che collega due elettrodi d'oro.

Quando il grafene è stato esposto a coppie sincronizzate di impulsi laser, gli elettroni nel materiale sono stati eccitati, inviandoli a uno degli elettrodi, generando una corrente elettrica.

Regolando la fase degli impulsi laser, i ricercatori sono stati in grado di generare un'esplosione di uno dei due tipi di portatori di carica che si sommano o si annullano a vicenda: il primo può essere considerato un'uscita 1 e il secondo uno 0.

Il risultato finale è un elemento logico ultraveloce che segna la prima prova di concetto nel campo ancora teorico noto come elettronica a onde luminose.

"Ci vorrà probabilmente molto tempo prima che questo metodo possa essere utilizzato in un chip di computer, ma almeno ora sappiamo che l'elettronica a onde luminose è praticamente possibile", ha affermato Tobias Bulaki, autore principale dello studio.

Se questi tipi di dispositivi elettronici a onde luminose dovessero mai arrivare sul mercato, potrebbero essere milioni di volte più veloci dei computer di oggi.

Attualmente, la velocità di funzionamento è misurata in gigahertz (GHz), ma nuovi elementi logici operano nella scala petahertz (PHZ).

Ricerche precedenti hanno stabilito questo come il limite quantico assoluto di quanto possono essere veloci i sistemi di computer basati sulla luce.

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature.