Lavoro per un’azienda che progetta e costruisce laser, dai piccoli puntatori che si possono acquistare più o meno ovunque, ai laser industriali di precisione, che possono tagliare tutti i tipi di materiali o addirittura saldare metalli. Inoltre, fabbrichiamo i laser utilizzati nelle sale operatorie per eseguire interventi chirurgici di precisione.

Un’unica tecnologia che deriva dalle interazioni quantistiche tra luce e materia è all’origine di molte applicazioni.

Senza la fisica quantistica, non potremmo comprendere la medicina moderna. All’ospedale dove lavoro come medico, usiamo spesso gli apparati di risonanza magnetica per individuare tumori e altri tipi di patologie. La fisica quantistica è la chiave per capire i processi alla base di queste tecnologie. Inoltre, i laser (un’altra tecnologia quantistica) sono diventati strumenti essenziali per la chirurgia di alta precisione. Questi sono solo due esempi di come la fisica quantistica possa aiutare la medicina!

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.

Non si possono descrivere separatamente le proprietà di due particelle entangled, ossia correlate quantisticamente.​

Se si misura la polarizzazione di un fotone (il piano di oscillazione di un’onda elettromagnetica), anche la polarizzazione del fotone entangled sarà determinata istantaneamente!​

Si possono correlare in questa maniera solo particelle quantiche,che possono essere usate, per esempio, per teletrasportare informazione.​

Applicazioni: l’entanglement sta alla base della maggior parte delle nuove tecnologie quantistiche, come per esempio la computazione e la crittografia 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.

Se tutto è costituito da particelle quantistiche (atomi, etc…), com’è che il mondo macroscopico non ha le stesse proprietà bizzarre delle particelle quantistiche?​

Il principio di corrispondenza afferma che il comportamento classico degli oggetti macroscopici è il risultato statistico del comportamento casuale di un numero elevato di particelle quantistiche.​

Non sappiamo ancora dove si trovi il confine tra teoria quantistica e teoria classica.​

I punti quantici sono nanoparticelle caratterizzate dalla singolare proprietà di emettere e assorbire specifici colori (lunghezze d’onda)della luce. Cambiandone grandezza e composizione, si può modificare il rango di colori assorbiti o emessi.

Applicazioni: i punti quantici sono utilizzati nei marcatori macromolecolari, nella microscopia e nel calcolo, vengono inoltre impiegati per migliorare l’efficienza di celle fotovoltaiche e LED.

Esistono già televisori a LED che funzionano grazie ai punti quantici.

In molte occasioni, nel corso della storia della scienza, una nuova teoria ha sostituito una più antica: l’eliocentrismo ha soppiantato il geocentrismo, l’evoluzionismo ha soppiantato il catastrofismo e le teorie di Lamarck.

Nessuno, quindi, può essere sicuro che ciò non possa avvenire anche per la fisica quantistica. Dobbiamo allora preoccuparci che tutti gli sforzi che stiamo facendo adesso in questo campo saranno un giorno vani? Oppure possiamo tirare avanti con tranquillità, dato che la teoria attuale funziona per il momento, ossia ci permette di fare previsioni e sviluppare nuove tecnologie?

Spesso riteniamo che la fisica quantistica sia estremamente difficile da capire e questo porta spesso a fraintendimenti. É davvero così complicata, se paragonata ad altre discipline come l'astronomia e la chimica, o lo appare semplicemente perché i suoi assiomi sono controintuitivi?

Perché dovremmo essere più sorpresi dalla natura casuale della fisica quantistica piuttosto che dall'esistenza della forza di gravità?

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.