Lavoro per un gruppo di ricerca che si occupa di informazione quantistica presso l’ICFO, un centro di ricerca a Castelldefels, vicino a Barcellona, anche se collaboriamo con gente di tutto il mondo.

Oltre a promuovere la ricerca scientifica e quella tecnologica, penso sia importante comunicare come e quanto gli ultimi progressi scientifici possano influenzare le nostre vite.

Nel 2016, abbiamo coordinato un progetto internazionale finalizzato a condurre un esperimento sulla fisica quantistica con la collaborazione del pubblico: più di 100.000 persone hanno preso parte al Big Bell Test!

Uno dei miei canali Youtube preferiti è quello di una giovane ingegnere che spiega il funzionamento  degli oggetti di uso quotidiano.

Proprio ieri illustrava come i nostri cellulari contengano molti transistor e altre componenti fatte con materiali semiconduttori, che sono gli elementi fondamentali dell’elettronica digitale. Tutto questo non potrebbe essere realizzato senza comprendere le proprietà quantistiche dei materiali semiconduttori che sono alla base di queste parti.

Non sapevo di avere anch’io della tecnologia quantistica in tasca!

Sono un farmacista e nel mio lavoro è essenziale che le bilance per la preparazione dei farmaci siano precise. Per questa ragione, le faccio ricalibrare ogni anno. Quando l'ho fatto nel 2019, mi è stato detto che la definizione di chilogrammo stabilita dal Sistema Metrico Internazionale era cambiata. La definizione dell’unità di peso è ora basata su una costante universale, la costante di Planck, che gioca un ruolo fondamentale nella fisica quantistica.

L’imaging a risonanza magnetica funziona grazie all’interazione fra alcune particelle presenti nel nostro corpo (atomi di idrogeno) e campi magnetici molto intensi.

Questa tecnica è ampiamente usata in medicina per ottenere immagini di tessuti molli, come articolazioni e tendini.

Inoltre, è molto utile per acquisire immagini dettagliate del cervello che rendono possibile l’identificazione di aneurismi e tumori.

La fisica quantistica ha dato il via a una prima ondata di tecnologie -  laser e transistor.

Oggi possiamo controllare le particelle quantistiche a livello individuale e stiamo arrivando al punto di progettare tecnologie innovative senza precedenti (seconda rivoluzione quantistica): come il calcolo, la crittografia, i sensori e i simulatori quantistici.

Molti dei principi della fisica quantistica sfidano il buon senso (realismo - le particelle devono avere proprietà ben definite) o altre teorie fisiche (località - l’azione a distanza istantanea è impossibile). Per questo, molti fisici dubitavano che la física quantistica descrivesse completamente il mondo microscopico.

John Bell pose fine a questo dibattito filosofico ideando un esperimento che fosse in grado di escludere possibili teorie alternative che - contrariamente alla fisica quantistica - fossero reali e locali.

A partire dagli anni ’80, sono stati condotti molti esperimenti di Bell che confermarono la validità della teoria quantistica.

L’intelligenza artificiale sta rivoluzionando la tecnologia.

Tuttavia, per poter applicare queste tecniche alla vasta quantità di dati di cui disponiamo, c’è bisogno di incrementare la potenza di calcolo. La soluzione di questo problema potrebbero essere i computer quantistici, che ci  permetterebbero così di espandere il campo di applicazione degli algoritmi propri dell’intelligenza artificiale.

Inoltre, l’intelligenza artificiale ha contribuito a conseguire notevoli progressi nel campo della fisica quantistica, aiutandoci a risolvere quei problemi, che con le tecniche tradizionali risultano quasi impossibili.

La ricerca fondamentale, come ad esempio quella in certi campi della fotonica, richiede risorse economiche che non si traducono in applicazioni a livello commerciale o industriale a breve termine. D’altra parte, se solo facciamo ricerca nei settori che possono dare un ritorno economico rapido, è difficile raggiungere la solida base scientifica generale che è alla base del progresso tecnologico.

Come possiamo risolvere questo “circolo vizioso”?

Alcune delle tecnologie che usiamo al giorno d’oggi, sono in realtà derivate da una linea di ricerca che andava in tutt’altra direzione. Per esempio, internet è stato creato in un centro internazionale per la ricerca della fisica delle particelle, il CERN; i sistemi di posizionamento satellitare (GPS, Galileo) devono la loro precisione alla teoria della relatività generale.

A volte, i settori della ricerca che in teoria non hanno applicazioni intuitive, generano tecnologie utili come “effetti collaterali”. Dovremmo investire nella ricerca fondamentale  per i potenziali benefici che potrebbero derivare da possibili applicazioni non prevedibili? O l'avanzamento della conoscenza è una ragione sufficiente per iniziare le ricerche?

Le loro applicazioni in tutti i campi dell'attività umana cambieranno radicalmente le nostre vite, come hanno fatto tanto tempo fa l'elettricità e l'elettronica. Dobbiamo investire il più possibile nel loro sviluppo, affinché possano essere messi in commercio il prima possibile.

Non dobbiamo lasciarci ingannare da promesse illusorie. Abbiamo fatto molta strada con le tecnologie classiche e abbiamo ancora molta strada da fare: manteniamo l'attuale investimento nelle tecnologie quantistiche. Lasciamo che le persone esperte facciano il loro lavoro e continuino a fare ricerca, concentrandosi a mantenere e migliorare le tecnologie che già abbiamo.

La ricerca in fisica quantistica e le sue applicazioni sono positive, ma in questo momento abbiamo altri problemi molto più importanti e urgenti, come la fame, la povertà, le guerre e il terrorismo. Continuiamo a fare ricerche, ma investiamo i nostri soldi nella ricerca di soluzioni ai grandi problemi che la nostra società deve affrontare oggi.

Le tecnologie quantistiche sono molto promettenti, ma per poterle rendere efficaci è necessaria una solida comprensione dei loro fondamenti. Investire nella ricerca fondamentale è indispensabile: una migliore comprensione dei fondamenti della fisica quantistica porterà naturalmente allo sviluppo delle sue applicazioni.