Scienza

Macchina di calcolo basata sulla luce

Macchina di calcolo basata sulla luce

Macchina di calcolo che elaborando i dati alla velocità della luce. Il risultato apre importanti prospettive per lo sviluppo di tecnologie applicabili a numerosi ambiti disciplinari: dal sequenziamento genico, alla generazione di bit-coin e password sicure.

Lo studio, condotto da un gruppo di ricerca del Dipartimento di fisica della Sapienza e dell'Istituto dei sistemi complessi del Cnr, è pubblicato sulla rivista Physical Review Letters.

Trovare il tragitto più corto che collega molte città, confrontando i numerosi e diversi percorsi, è un compito che diventa sempre più arduo al crescere del numero di città da visitare. Calcoli di ottimizzazione combinatoria, simili a questo, sono molto frequenti nella quotidianità, nella scienza e nell'ingegneria, ma sono difficilmente trattabili su larga scala dai computer tradizionali.

Lo sviluppo di nuovi sistemi hardware che possano risolvere efficacemente complesse ottimizzazioni è una delle sfide della scienza moderna. Una direzione promettente è quella di codificare tali problemi in modelli di Ising, modelli fisico-matematici definiti da un insieme finito di variabili (spin), che possano essere risolti da specifici processori ottici, definite macchine di Ising. Queste macchine di calcolo codificano lo stato delle variabili e le loro connessioni nell'ampiezza e nella fase del campo elettromagnetico. Elaborando i dati alla velocità della luce attraverso diversi canali spaziali e di frequenze, promettono di essere estremamente più rapide di quelle elettroniche.

Il team di ricerca del Dipartimento di fisica della Sapienza e dell'Istituto dei sistemi complessi del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Isc), costituito da Davide Pierangeli e Giulia Marcucci e coordinato da Claudio Conti, ha progettato e realizzato sperimentalmente la più grande macchina di Ising mai dimostrata prima. Il risultato, pubblicato sulla rivista Physical Review Letters, apre importanti prospettive per lo sviluppo di tecnologie future.

Dall'aria un nuovo processo per catturare e riciclare il CO2

Dall'aria un nuovo processo per catturare e riciclare il CO2

Dall'aria sottile: un nuovo processo elettrochimico accorcia la strada per catturare e riciclare il CO2. Gli ingegneri offrono una tecnica promettente per convertire il CO2 (diossido di carbonio) atmosferico in prodotti di valore commerciale.

Un team di ricerca di U of T Engineering ha sviluppato un nuovo percorso elettrochimico per trasformare il CO2 in prodotti di valore come il carburante per jet o la plastica. Catturare e riciclare il carbonio direttamente dall'aria. Una tecnologia che potrebbe migliorare significativamente l'economia.

Il dottor Edward (Ted) Sargent, (1) docente presso l'Università di Toronto e direttore del gruppo di ricerca, afferma: “oggi è tecnicamente possibile catturare il diossido di carbonio (CO2) dall'aria e, attraverso una serie di passaggi, convertirla in prodotti commerciali. La sfida è che ci vuole un sacco di energia per farlo, il che incrementa i costi e riduce l'incentivo. La nostra strategia aumenta l'efficienza energetica globale evitando alcune delle perdite più energivore.”

Estrarre il carbonio dall'aria è una tecnologia emergente. Le aziende mirano a produrre combustibili o plastiche dal carbonio che è già nell'atmosfera, piuttosto che dai combustibili fossili. La compagnia canadese Carbon Engineering, che ha costruito un impianto pilota a Squamish, nella provincia canadese della Columbia Britannica, (2) cattura CO2 forzando l'aria attraverso una soluzione liquida alcalina. Il CO2 si dissolve nel liquido, formando una sostanza chiamata carbonato.

Per essere completamente riciclato, il carbonato disciolto viene normalmente trasformato in gas CO2 e quindi in blocchi chimici che costituiscono la base di combustibili e materie plastiche. Un modo per farlo è aggiungere sostanze chimiche che convertono il carbonato in un sale solido. Questa polvere salina viene quindi riscaldata a temperature superiori ai 900°C per produrre gas CO2 che può subire ulteriori trasformazioni. L'energia richiesta per questo riscaldamento fa aumentare il costo dei prodotti derivati.

Le dinamiche che regolano il carbonio organico

Le dinamiche che regolano il carbonio organico

Un nuovo studio condotto dai ricercatori del Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) e dell'Università di Harvard può aiutare a risolvere una questione di vecchia data: come mai piccole quantità di carbonio organico si bloccano nella roccia e nei sedimenti, impedendo di decomporsi.

Secondo il dottor Jordon Hemingway, (1) autore principale dello studio (pubblica dalla rivista Nature) (2), ricercatore postdottorato a Harvard e ex studente dell'OMI, conoscere le dinamiche che regolano questo processo potrebbe aiutare a spiegare perché la miscela di gas nell'atmosfera è rimasta stabile per così tanto tempo.

Secondo il dottor Jordon Hemingway, il biossido di carbonio atmosferico è una forma inorganica di carbonio. Le piante, le alghe e alcuni tipi di batteri possono estrarre la CO2 dall'aria e utilizzarla come elemento di base per zuccheri, proteine e altre molecole nel loro corpo. Il processo, che avviene durante la fotosintesi, trasforma il carbonio inorganico in una forma “organica”, rilasciando ossigeno nell'atmosfera. Il contrario avviene quando questi organismi muoiono: i microbi iniziano a decomporsi, consumando ossigeno e rilasciando CO2 nell'aria. Uno dei motivi chiave per cui la Terra è rimasta abitabile è che questo ciclo chimico è leggermente sbilanciato. Per qualche ragione, una piccola percentuale di carbonio organico non viene scomposta dai microbi, ma rimane conservata sottoterra per milioni di anni.

Sulla base delle prove esistenti, i ricercatori hanno sviluppato due possibili ragioni per cui il carbonio è lasciato alle spalle;

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