La fotonica è la scienza che studia il comportamento deille singole particelle di luce, chiamate fotoni. Studia cioè il modo in cui un singolo fotone viene generato, trasmesso, modulato e rilevato. Tutte queste conoscenze sono alla base delle tecnologie che permettono di costruire laser, led e fibre ottiche e sono considerate uno dei più promettenti campi di sviluppo per la scienza dei prossimi anni. Si ritiene infatti che alcune applicazioni potranno portare a sviluppi importanti come la possibilità di costruire cristalli fotonici e computer quantistici.
Il primo 'prodotto' della fotonica si è avuto con l'invenzione del laser negli anni '60, uno strumento in grado di produrre fasci di luce stimolando l'emissione di fotoni a singole lunghezze d'onda. Il laser è stato seguito poco dopo dallo sviluppo delle trasmissioni attraverso le fibre ottiche, dei semplici e sottili filamenti in vetro o plastica in grado di trasportare la luce evitandone la dispersione.
L'unione di queste due innovazioni ha rapidamente portato ad una vera e propria rivoluzione nella comunicazione. L'introduzione delle fibre ottiche e le tecnologie che permettono di manipolare i fotoni hanno reso possibile trasferire grandi quantità di informazione alla velocità della luce. Il record di trasferimento, pari a 1.000 gigabit al secondo, è stato recentemente ottenuto da un gruppo di ricercatori italiani dell’Istituto di tecnologie della comunicazione dell'informazione e della percezione (TeCIP) della Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa.
La fotonica è alla base di buona parte degli strumenti elettronici di grande consumo, come i led dei televisori, e i suoi rapidi sviluppi fanno già oggi intravedere alcune potenziali applicazioni. Grande attesa è rivolta in particolar modo ai cosiddetti computer quantistici, elaboratori per molti versi simili agli attuali, ma in grado di sfruttare le proprietà dei fotoni e non più degli elettroni. La realizzazione dei pc quantistici appare però ancora piuttosto lontana, in quanto si tratta di un complesso di molti singoli strumenti ancora in corso di sviluppo.
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