È possibile inviare messaggi senza che nessuno può intercettarlo? Ciò potrebbe diventare realtà grazie a un singolo fotone: la più piccola unità di luce, ora controllabile con precisione dai ricercatori giapponesi. La scoperta apre la strada a comunicazioni ultra-sicure compatibili con le reti esistenti. Il centro di ciò sta nei nanotubi di carbonio, sottilissimi cilindri formati da atomi di carbonio. Da tempo studiati dai fisici, tali materiali possono emettere luce quantistica senza bisogno di temperature vicine allo zero assoluto. Un limite che aveva finora reso poco pratici altri sistemi. Il problema era l’imprevedibilità: lungo un nanotubo possono apparire più punti luminosi, rendendo impossibile un controllo accurato dei fotoni.
Nanotubi di carbonio: ecco i dettagli di tale innovazione
Il team guidato da Kato ha risolto l’enigma combinando chimica e laser. Ogni nanotubo viene sospeso sopra una trincea microscopica, isolandolo dal supporto e facilitandone la manipolazione. Poi entra in scena lo iodobenzene: stimolato da un laser ultravioletto focalizzato, reagisce con il carbonio in un punto preciso, creando un “color center”. Tale difetto intrappola coppie di elettroni e lacune, chiamate eccitoni, e le trasforma in un singolo fotone.
Per garantire che non se ne generassero altri, i ricercatori hanno monitorato la luce in tempo reale, interrompendo subito il processo appena il color center appariva. Il risultato: una sorgente di fotoni singoli posizionata con precisione micrometrica. Non si tratta solo di un successo tecnico, ma di un passo concreto verso l’integrazione di nanotubi in chip fotonici collegati a reti in fibra ottica.
Le implicazioni sono enormi. Con tali sorgenti, le comunicazioni potrebbero diventare non solo più veloci, ma inviolabili. La sfida futura sarà produrre in serie nanotubi identici e integrarli in circuiti complessi. Un obiettivo ancora lontano, ma realizzabile con ulteriori sviluppi. Con tali premesse, i singoli fotoni non sono più solo curiosità teorica. Ma potrebbero presto diventare messaggeri invisibili della vita digitale.