Il collo di bottiglia quantistico: non i chip, ma i laser

Nel panorama tecnicico attuale, l'avanzamento di settori come il computing quantistico e gli orologi atomici è spesso associato alla complessità dei chip e dei sistemi di calcolo. Tuttavia, un collo di bottiglia meno evidente ma altrettanto critico emerge: la scarsa disponibilità di sorgenti laser compatte, economiche e ad alta potenza, capaci di operare a lunghezze d'onda precise. Questa limitazione frena il deployment su scala industriale di tecnicie che promettono di rivoluzionare numerosi ambiti, dalla medicina alla sicurezza informatica.

È in questo contesto che si inserisce Vexlum, un'azienda finlandese che ha trasformato oltre vent'anni di ricerca sui laser e i semiconduttori in una soluzione proprietaria. L'azienda si concentra sui semiconduttori III-V, materiali fondamentali non solo per i laser, ma anche per celle solari e rilevatori, distinguendosi dai più comuni semiconduttori a base di silicio. La sua missione è chiara: rimuovere l'ostacolo rappresentato dai laser per consentire la piena espansione delle applicazioni quantistiche e di altre tecnicie avanzate.

La tecnicia VECSEL: precisione e potenza per il futuro

La tecnicia al centro dell'offerta di Vexlum è il VECSEL (Vertical-External-Cavity Surface-Emitting Laser), un laser a semiconduttore a cavità esterna verticale. Questa innovazione ha radici profonde, iniziando la sua genesi nel 2005 presso l'Optoelectronics Research Centre (ORC) di Tampere, in Finlandia. Inizialmente, il team di ricerca esplorava un'ampia gamma di applicazioni, dai laser gialli per le stelle guida al sodio nello spazio alla dermatologia, dove lunghezze d'onda specifiche possono colpire i vasi sanguigni con elevata precisione.

Un punto di svolta significativo è avvenuto nel 2012, quando i ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST) di Boulder, Colorado, hanno contattato il team. Il NIST stava affrontando sfide con i laser per applicazioni quantistiche, in particolare la cattura di ioni. La collaborazione ha rivelato che i laser ad alta potenza sviluppati da Vexlum, originariamente per la proiezione, erano un'ottima soluzione per i sistemi quantistici, grazie alla loro elevata potenza, alle lunghezze d'onda visibili, all'eccellente qualità del fascio e al rumore estremamente basso. Queste caratteristiche sono cruciali per la stabilità e l'affidabilità richieste dai sistemi quantistici.

Dal laboratorio alla produzione su scala industriale

Vexlum, nata come spin-out nel 2017, sta ora compiendo un passo fondamentale per passare dalla produzione di nicchia alla capacità su scala industriale. L'azienda produce attualmente circa 200 laser all'anno, ma per soddisfare la crescente domanda dai settori quantistico, dei semiconduttori e spaziale, sta costruendo il proprio impianto di fabbricazione di semiconduttori. Questo include l'installazione di un reattore di epitassia e la realizzazione di una camera bianca, con l'obiettivo di rendere l'intera fabbrica operativa entro l'anno.

Il processo di produzione dei laser è complesso e altamente controllato, iniziando con la crescita atomo per atomo di strati di semiconduttori su un substrato, utilizzando l'epitassia a fascio molecolare. Materiali come l'arseniuro di gallio e il fosfuro di indio vengono depositati a una velocità di circa un micron all'ora. Questo approccio verticalmente integrato, dalla fabbricazione dei chip all'assemblaggio finale del sistema laser, consente a Vexlum di mantenere un controllo rigoroso sull'intera catena del valore e di rispondere con maggiore precisione alle esigenze dei clienti. La capacità di produrre una nuova lunghezza d'onda in circa un mese offre una flessibilità significativa, un vantaggio chiave in un mercato in rapida evoluzione.

Prospettive di mercato e il ruolo dei paesi nordici

La domanda di laser di precisione di Vexlum è in crescita, in particolare per sistemi di cattura di ioni e atomi neutri nel computing quantistico. Questi sistemi richiedono spesso più laser a diverse lunghezze d'onda – ad esempio, una singola configurazione quantistica può necessitare di sei diverse lunghezze d'onda. La tecnicia di Vexlum si distingue proprio per la capacità di fornire lunghezze d'onda multiple con alta potenza e basso rumore, rispondendo esattamente a queste esigenze.

Oltre al settore quantistico, l'azienda sta esplorando mercati consolidati come la produzione di semiconduttori (sviluppando capacità nelle lunghezze d'onda UV) e la metrologia, dove le tecnicie laser più datate sono ancora diffuse. I laser di Vexlum offrono prestazioni superiori, inclusi rumore inferiore e migliore qualità del fascio, oltre a una maggiore efficienza energetica rispetto alle offerte tradizionali. L'azienda collabora anche con l'Agenzia Spaziale Europea per sistemi laser destinati ad applicazioni spaziali, dove possono sostituire soluzioni legacy più complesse e costose. A febbraio, Vexlum ha raccolto 10 milioni di euro, il più grande round Seed per un'azienda di fotonica nei paesi nordici, a testimonianza del crescente interesse e della solida base di competenze nella regione, in particolare a Tampere e in Europa.