Sono uno storico e docente universitario. Penso che si faccia molta pressione sugli scienziati affinché rendano velocemente applicabili le loro ricerche a beneficio della società. Ritengo che non dovremmo esigere risultati troppo presto, dovremmo piuttosto essere pazienti e continuare ad incoraggiare la ricerca. ​

Ad esempio, nonostante i principi teorici su cui si basano i laser fossero noti già nel 1917, il primo prototipo  venne realizzato appena negli anni '60. C’è voluto diverso tempo affinché si diffondesse e diventasse uno strumento tecnologico essenziale.​

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.

Sono uno dei soci di una piccola impresa familiare produttrice di mobili. Qualche anno fa, ho fatto montare dei pannelli solari sul tetto della struttura che utilizziamo come fabbrica e magazzino. Documentandomi, avevo appreso diverse informazioni a riguardo e fui sorpreso nello scoprire che è la fisica quantistica a regolare il loro funzionamento!

Chi avrebbe mai pensato che la tecnologia quantistica mi avrebbe aiutato a risparmiare denaro e allo stesso tempo a salvare il pianeta?

Non è possibile misurare due osservabili incompatibili, come la posizione e la velocità di una particella, contemporaneamente e con precisione arbitraria.

Ciò si conosce anche come principio di indeterminazione di Heisenberg.

Più preciso è il valore di un’osservabile, più incerto sarà quello della sua complementare. Per esempio, se conosco la posizione di una particella con molta precisione, allora la sua velocità sarà altamente indeterminata.

Applicazioni: sensori. Possiamo usare questa proprietà per ottenere misure ultra-sensibili di campi magnetici o gravitazionali.

Grazie al principio di sovrapposizione e all’entanglement, un computer con bit quantistici (qubits) può risolvere molto più velocemente alcuni problemi fondamentali, come la fattorizzazione (molto importante per la crittografia di oggi!), problemi di ottimizzazione e simulazioni. In questi casi, persino le tecnologie odierne più potenti impiegherebbero milioni di anni per calcolarli.

I computer quantistici estistono già, ma tuttavia non dispongono di un numero sufficiente di qubit per sostituire i calcolatori tradizionali.

I piccoli cambiamenti che la luce subisce quando attraversa dei materiali possono aiutarci a misurare con grande precisione molte caratteristiche del mondo che ci circonda, come distanza e temperatura.

L’ICFO sta lavorando per produrre sensori sempre più resistenti per misurare la temperatura e i campi elettrici in condizioni estreme, come in un incendio.

Stiamo anche studiando come costruire sensori ultra sensibili grazie alle proprietà della fisica dei quanti, come per esempio delle bilance che possono rilevare la presenza di un semplice atomo grazie a nanotubi di carbonio o atomi freddi che potrebbero misurare i piccoli campi magnetici generati dal cervello.

Foto: Prototipo di un sensore quantico ultrasensibile per la rilevazione di campi magnetici.

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.

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?

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”?

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.