Le Università di Monash e Melbourne sviluppano una comunicazione ottica wireless di ispirazione quantistica per il futuro del 6G

Un team di ricercatori d'eccellenza provenienti dalla Monash University e dall'Università di Melbourne sta ridefinendo i confini della connettività wireless attraverso un approccio innovativo alla comunicazione ottica. Questo progetto ambizioso mira a superare le sfide strutturali poste dalle future reti di sesta generazione (6G), integrando i principi della fisica quantistica nei sistemi ottici. L'obiettivo principale è garantire velocità di trasmissione superiori, una stabilità senza precedenti e un'efficienza energetica ottimale, elementi vitali per gestire ambienti interni ad alta densità come i moderni centri di elaborazione dati.

Il professor Thas Nirmalathas dell'Università di Melbourne, figura di spicco nel campo delle comunicazioni ottiche senza fili, ha sottolineato come la nuova architettura sia stata progettata per offrire una larghezza di banda paragonabile a quella della fibra ottica, ma in modalità wireless. L'innovazione fondamentale risiede nel superamento dello spettro delle radiofrequenze tradizionale, che spazia tra 3 kHz e 300 GHz, a favore di segnali ottici wireless. Questi segnali vengono modellati e indirizzati sfruttando tecniche di coerenza avanzate, direttamente ispirate ai meccanismi della meccanica quantistica.

Il cuore pulsante di questo sistema è rappresentato da un approccio modulare basato su schiere di fasi ottiche (optical phased arrays) che adottano criteri di progettazione quantistica. Questa configurazione permette a una moltitudine di piccoli emettitori ottici di operare in sinergia, trasformandosi in un'unica sorgente di luce altamente focalizzata. Tale fenomeno richiama il concetto di super-radianza osservato nei dispositivi quantistici, assicurando una trasmissione del segnale potente e direzionale. Questa precisione è essenziale per ridurre al minimo le interferenze e potenziare l'affidabilità delle reti in configurazioni spaziali complesse.

Analizzando le limitazioni delle tecnologie attuali, il professor Malin Premaratne del Dipartimento di Ingegneria Elettrica della Monash University ha evidenziato come i metodi wireless convenzionali mostrino criticità insormontabili in presenza di un'elevata densità di dispositivi. In questi scenari, l'aumento delle interferenze e il calo della stabilità si accompagnano a un consumo energetico eccessivo e a problemi di dissipazione del calore. Inoltre, il potenziamento di tali sistemi richiede spesso infrastrutture di cablaggio estremamente intricate, che limitano drasticamente la flessibilità operativa.

I dettagli di questa ricerca, pubblicati sulla prestigiosa rivista IEEE Communications Letters, delineano una soluzione capace di scalare le reti senza la necessità di una ristrutturazione completa delle infrastrutture esistenti. Grazie al design modulare, è possibile ottenere una flessibilità senza pari e una focalizzazione dell'energia estremamente precisa. Oltre ai dispositivi di consumo quotidiano, questa tecnologia promette di rivoluzionare le connessioni ad alta velocità all'interno dei computer e dei data center, dove i vincoli di spazio, calore e gestione dei cavi sono storicamente più severi.

L'integrazione della fisica quantistica nelle comunicazioni ottiche segna un potenziale cambio di paradigma per l'intero settore wireless. Il concetto di super-radianza, in cui N emettitori si sincronizzano per generare un impulso con un'intensità proporzionale a N al quadrato, garantisce una coerenza e un'efficienza energetica straordinarie. Nel contesto del 6G, dove l'edge computing e l'intelligenza distribuita saranno centrali, questi progressi a livello fisico sono fondamentali per raggiungere traguardi come la latenza sub-millisecondo e velocità di trasferimento dati ultra-rapide. Questa evoluzione porta le reti wireless interne a un livello di prestazioni finalmente equiparabile a quello della fibra ottica.