SCIENZA E RICERCA

Nanotecnologie? Ti addomestico io.

Sin dagli anni Settanta il lancio di nuovi prodotti elettronici sembra aver obbedito alla famosa legge di Moore, secondo cui la quantità di transistor che un chip poteva contenere sarebbe raddoppiata ogni 18/24 mesi circa. Un progresso che ha reso possibile la produzione, a cicli regolari, di processori veloci e potenti il doppio delle precedenti versioni. 

Tuttavia, esiste un limite fisico alla miniaturizzazione dei transistor (gli elementi chiave dei circuiti integrati), al di sotto del quale essi diventerebbero troppo piccoli, con dimensioni paragonabili a quelle di un atomo. La soluzione fin qui più diffusa è stata l’inserimento di più microprocessori all’interno di uno stesso dispositivo, secondo la tecnologia multicore. Una scelta pionieristica, ma per questo più affascinante, è invece quella di arrivare a controllare i singoli atomi. 

Per queste ricerche il premio Nobel per la fisica è stato assegnato a David Wineland, del National Institute of Standards and Technology del Colorado, e Serge Haroche, della École Normale Supérieure di Parigi, due scienziati che tra i primi hanno esplorato la sfida di arrivare a controllare individualmente oggetti elementari, come ioni e fotoni, le particelle di luce.

È facile intuire come arrivare ad addomesticare oggetti piccolissimi, come gli ioni che hanno un raggio dell’ordine del milionesimo di millimetro, sia come cercare un ago in un pagliaio. Quando poi questi oggetti elementari possono trovarsi in uno stato di sovrapposizione il discorso si complica ulteriormente. In altre parole mentre l ’esperienza quotidiana ci mostra che un oggetto comune si trova sempre in uno stato particolare (un fiore in un vaso è vivo oppure morto), nella meccanica quantistica gli oggetti si possono trovare in due stati differenti allo stesso tempo: il fiore può essere vivo e morto nello stesso momento.

Il Nobel è andato a Wineland e Haroche proprio perché hanno studiato e realizzato delle tecniche per controllare ioni e fotoni senza andare a perturbare questi stati speciali che sono molto fragili. Basta un piccolo contatto con l’ambiente affinché la sovrapposizione si spezzi e il nostro fiore quantistico si ritrovi vivo oppure morto, come succede per i gerani dei nostri davanzali.

Ma perché controllare singoli ioni e singoli fotoni merita un premio Nobel? Gli studi di Haroche e Wineland sono la svolta empirica alla base dei futuri computer che, al posto di evitare gli effetti quantistici, useranno gli stati di sovrapposizione per rendere i tempi di calcolo ancora più rapidi di quanto lo siano ora. Ci sono moltissimi gruppi di ricerca che cercano di capire quale sia la piattaforma migliore: ioni, atomi, fotoni oppure circuiti a bassissima temperatura. La scelta ancora non è chiara, ma tutte le scoperte compiute in ciascun campo potranno essere adattate e contribuiranno alla piattaforma finale.

Peccato però che l’uso di questi computer quantistici, o meglio ‘calcolatori’ sia destinato alla risoluzione di calcoli molto complessi, come  la simulazione delle grandi molecole dei  farmaci, invece che  per consultare le pagine de ‘il Bo’ in modo più veloce.

Marco Barbieri

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