Quando la luce “pensa”: fotoni e intelligenza artificiale, una scoperta italiana che unisce fisica e cervello

💡 Un team internazionale di ricerca ha rivelato un collegamento sorprendente tra fisica quantistica e intelligenza artificiale, aprendo nuove prospettive per il futuro del calcolo e della comprensione dei sistemi complessi. Lo studio, pubblicato su Physical Review Letters, è frutto della collaborazione tra CNR-Nanotec, Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), Sapienza Università di Roma e altri enti internazionali Secolo Trentino. 

🧠 Fotoni come neuroni: la memoria associativa in un chip di luce 

I ricercatori hanno dimostrato che fotoni identici, propagandosi all’interno di circuiti ottici, si comportano spontaneamente come una Rete di Hopfield — un modello matematico che descrive i meccanismi di memoria associativa del cervello umano. Come spiega Marco Leonetti, coordinatore dello studio, «invece di usare chip elettronici tradizionali, abbiamo sfruttato l’interferenza quantistica: i fotoni non sono solo portatori di dati, ma diventano essi stessi neuroni di una memoria». Le Scienze. 

🔄 Il limite della memoria e il disordine quantistico 

Lo studio ha anche evidenziato un fenomeno affascinante: quando il numero di informazioni memorizzate supera una certa soglia, il sistema entra in una fase di black-out della memoria, simile al comportamento dei vetri di spin studiati da Giorgio Parisi, Premio Nobel per la Fisica 2021, Scienza in rete. «La coerenza quantistica permette il recupero delle informazioni, ma oltre un certo limite emerge il disordine», spiega Gennaro Zanfardino, primo autore dello studio. 

🔬 Verso una nuova generazione di intelligenza artificiale 

Secondo Luca Leuzzi, co-autore e dirigente CNR-Nanotec, «questi dispositivi potrebbero offrire prestazioni elevate con un consumo energetico molto inferiore rispetto ai data center attuali». La piattaforma fotonica sviluppata consente anche di simulare sistemi fisici complessi, difficilmente trattabili con i computer convenzionali. «La luce diventa un laboratorio in miniatura per esplorare fenomeni naturali e artificiali», conclude Fabrizio Illuminati, direttore del CNR-Nanotec, Consiglio Nazionale delle Ricerche. Questa scoperta non è solo un passo avanti nella fisica teorica, ma un ponte tra scienza dei materiali, neuroscienze e tecnologie emergenti. 

Fonte: CNR