Lavoro per un’azienda che si è sempre dedicata alla ricerca e all’innovazione come forma di crescita economica. Investire nella ricerca significa investire nel futuro.

Recentemente abbiamo scommesso su una start-up fondata da giovani che vengono dal mondo della ricerca che stanno compiendo importanti progressi nel campo della crittografia quantistica.

Dedicarsi a tecnologie non ancora pienamente sviluppate è certamente un rischio, ma farlo prima di tutti potrebbe accrescere i profitti in caso di successo.

Mi piace molto andare a fare escursioni: i sistemi di navigazione satellitare, come ad esempio il GPS e Galileo, mi aiutano a non perdermi.

È formidabile essere in grado di vedere la propria posizione sulla mappa con un margine di errore di solo qualche metro. Ciò sarebbe impossibile se i sistemi di navigazione satellitari non avessero gli orologi atomici. La natura quantica degli atomi garantisce l’estrema precisione di questi orologi, la quale si traduce in un minimo margine d’errore sulla nostra posizione.

Dato che vivo in un piccolo paese di montagna con pochi negozi, mi sono abituata a comprare online tutto ciò di cui ho bisogn. Ma ci sono molte persone nel mio paese, inclusa mia nonna, che preferiscono guidare per un'ora fino in città piuttosto che inserire le loro informazioni su internet, perché temono attacchi informatici.

Nonostante sia un grande rischio, non sono preoccupata: ho letto che ci sono molte persone impiegate nello studio di nuovi metodi per migliorare la sicurezza delle comunicazioni. Sembra che le tecniche più promettenti siano legate alle proprietà bizzarre della fisica quantistica.

In fisica quantistica, misurare significa estrarre informazione da un sistema.

Misurare un sistema quantistico può cambiarne lo stato: per esempio, se si misura la polarizzazione di un fotone, può cambiare da verticale a orizzontale.

Contrariamente a quanto succede nel mondo macroscopico, in fisica quantistica l’ordine delle misurazioni può variare il risultato finale.

Applicazioni: incrementare la sicurezza della crittografia. L’inevitabile effetto della misurazione sullo stato di una particella potrebbe essere prova della presenza di una spia.

La fisica quantistica descrive il mondo sia a livello atomico che molecolare: negli ultimi anni, la comunità scientifica ha cercato di sfruttare i fenomeni su scala microscopica per creare nuove tecnologie. Le tecnologie quantistiche dovrebbero migliorare il modo in cui vengono studiati alcuni sistemi fisici, la sicurezza delle comunicazioni, la velocità di calcolo e l'accuratezza dei sensori. Grazie ai gruppi impegnati in questi campi di ricerca, l’ICFO sta unendo i propri sforzi a quelli di altri centri e società, ricoprendo un ruolo attivo sia nelle reti locali (Piano Complementario - Comunicazioni Quantistiche) sia in quelle internazionali (European Quantum Flagship), che mirano ad accelerare l’arrivo di queste tecnologie nella società.

All’ICFO si trova uno dei luoghi più freddi sulla faccia della Terra, ma nessuno può entrarci.

Lì la temperatura è più bassa che nello spazio profondo: si parla solo di piccole frazioni di grado (centinaia di nanokelvin) sopra lo zero assoluto.

Solamente alcuni laboratori al mondo possono riprodurre tali condizioni estreme in piccole camere a vuoto, dove riescono ad intrappolare modeste quantità di atomi (da qualche milione ad un solo atomo, in base all’esperimento).

Per essere in grado di studiare le interessanti proprietà dei quanti che si manifestano solo a temperature così basse, è essenziale che gli atomi stessi si trovino alle temperature più basse possibili e quindi rimangano i più fermi possibile.

Foto: Uno dei laboratori dell’ICFO dove gli atomi raggiungono temperature vicinissime allo zero assoluto.

Gli interferometri sono dispositivi che usano l‘interferenza per ottenere misurazioni molto precise.

Le proprietà quantistiche ci permettono di migliorare ulteriormente la precisione e misurare ciò che è troppo piccolo per la fisica classica.

Applicazioni: onde gravitazionali, microscopia a super risoluzione, fotolitografia (stampare materiali usando la luce), variazioni nel campo gravitazionale terrestre (utili per conoscere i livelli dei giacimenti petroliferi o delle falde acquifere).

L’interpretazione della fisica quantistica è ancora fonte di discussione tra gli esperti del campo. L'interpretazione più comune e più antica (1925-1927) è quella di Copenhagen (che abbiamo usato nelle Info Card). Tuttavia ne esistono altre: l’interpretazione a molti mondi (1960 circa), per esempio, propone che, quando eseguiamo una misurazione, tutti i possibili risultati siano rilevati anche negli universi paralleli, ma noi ne osserviamo uno solo. Uno dei problemi delle interpretazioni è che è molto difficile verificarle sperimentalmente.

Sebbene le nuove tecnologie quantistiche siano ancora in un fase iniziale, le loro possibili applicazioni in una vasta gamma di ambiti sono enormemente promettenti. A quanto pare, nel 1943 Thomas J. Watson, amministratore delegato di IBM, disse: “Nel mercato mondiale c’è spazio per circa 5 computer”. Possiamo dunque giudicare ora l’eventuale impatto futuro delle nuove tecnologie?

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.