Particelle di luce e materia per alimentare l’intelligenza artificiale: la svolta arriva dalla Pennsylvania
Una scoperta che potrebbe cambiare radicalmente il modo in cui funzionano i chip per l’intelligenza artificiale arriva dai laboratori dell’Università della Pennsylvania. Un gruppo di ricercatori ha creato una particella ibrida, fatta di luce e materia, capace di eseguire operazioni di calcolo con una velocità e un’efficienza energetica che gli attuali componenti elettronici si sognano. E no, non è fantascienza: lo studio è stato pubblicato su Physical Review Letters il 18 maggio 2026.
Per capire quanto sia rilevante questa notizia, bisogna fare un passo indietro. Da quando esiste il computer moderno, tutto funziona grazie agli elettroni. Dalla nascita di ENIAC negli anni ’40 fino agli smartphone che portiamo in tasca, il principio è rimasto lo stesso: flussi di cariche elettriche che trasportano e processano informazioni. Il problema è che gli elettroni, muovendosi nei materiali, generano calore, incontrano resistenza e sprecano energia. Finché i compiti erano relativamente gestibili, la cosa reggeva. Ma con l’esplosione dell’intelligenza artificiale e delle sue richieste computazionali enormi, quei limiti stanno diventando un muro sempre più alto.
Fotoni ed elettroni insieme: nasce l’eccitone polaritone
Il team guidato dal fisico Bo Zhen ha puntato sui fotoni, le particelle che compongono la luce. I fotoni sono fantastici per trasportare dati: non hanno carica, non hanno massa a riposo, viaggiano a velocità imbattibili e dissipano pochissima energia. C’è però un difetto non da poco. Proprio perché sono così “neutri”, i fotoni interagiscono malissimo con l’ambiente circostante. E questo li rende inadatti alle operazioni di commutazione logica, quelle che permettono a un computer di prendere decisioni.
La soluzione trovata dai ricercatori è elegante: creare una quasiparticella chiamata eccitone polaritone. Si forma quando i fotoni vengono accoppiati in modo molto forte con gli elettroni all’interno di un semiconduttore ultrasottile, spesso quanto un singolo atomo. Il risultato è una particella che eredita il meglio di entrambi i mondi. La velocità della luce, combinata con la capacità della materia di interagire e “fare cose” a livello computazionale.
Verso chip fotonici per l’intelligenza artificiale
Già oggi esistono chip fotonici sperimentali che usano la luce per accelerare certi calcoli dell’intelligenza artificiale. Il collo di bottiglia, però, sta nelle cosiddette funzioni di attivazione non lineari, quei passaggi in cui il sistema deve in pratica “decidere” qualcosa. In quei momenti, i segnali luminosi vengono riconvertiti in segnali elettronici, e tutta l’efficienza guadagnata va a farsi benedire. Si perde tempo, si consuma più energia.
Con gli eccitoni polaritoni, il gruppo della Pennsylvania ha dimostrato di poter effettuare commutazioni interamente ottiche usando appena circa 4 quadrilionesimi di joule. Per dare un’idea: è una quantità di energia ridicolmente piccola, molto inferiore a quella necessaria per accendere anche solo per un istante un minuscolo LED.
Se questa tecnologia riuscirà a essere scalata su larga scala, le implicazioni sarebbero notevoli. Si potrebbero realizzare chip fotonici capaci di processare informazioni provenienti direttamente da sensori e fotocamere senza continue conversioni tra luce ed elettricità. E soprattutto, si potrebbe abbattere il consumo energetico mostruoso dei grandi sistemi di intelligenza artificiale, che oggi rappresenta una delle sfide più urgenti del settore tecnologico. I ricercatori ipotizzano persino applicazioni nel campo del calcolo quantistico di base, aprendo scenari che fino a poco tempo fa sembravano lontanissimi.
Lo studio porta la firma anche di Zhi Wang e Bumho Kim, ed è stato finanziato dall’Office of Naval Research statunitense e dalla Sloan Foundation. Ora resta la parte più difficile: trasformare un esperimento di laboratorio in qualcosa che possa finire dentro ai dispositivi reali.
