Sfruttare i fenomeni spettrali
L'ultimo "appuntamento locale" del Presidente dell'ETH Ralph Eichler è stato un affare di cuore: insieme ad altri cinque esperti dell'ETH ha presentato ai rappresentanti dell'economia, della politica e della scienza lo straordinario mondo della fisica quantistica, mostrando come questa possa essere utilizzata in futuro anche a livello commerciale.
Sei anni e mezzo fa, il Presidente dell'ETH Ralph Eichler ha lanciato la serie di eventi "Lokaltermin" per far conoscere ai rappresentanti interessati dell'economia, della politica e della scienza i temi di ricerca strategicamente importanti del Politecnico.
Lunedì scorso ha colto l'occasione per presentare un argomento che gli stava a cuore fin dall'avvio dell'incontro locale: "Ingegneria quantistica - dalla teoria fisica dei quanti all'utilizzo tecnico".
"La fisica quantistica ha un grande potenziale economico, ma come argomento rimane difficile per molti", ha detto Eichler all'inizio. Niels Bohr e Wolfgang Pauli avevano già parlato del potenziale della fisica quantistica e del suo futuro sconosciuto nel 1927. Oggi la fisica quantistica è meglio compresa e gli effetti fisici quantistici possono essere controllati meglio; "tuttavia, è chiaro che un ulteriore sviluppo per l'utilizzo nei dispositivi richiede elevati investimenti nella ricerca e nello sviluppo, di cui deve farsi carico in particolare il settore pubblico", ha detto Eichler.
La fisica antica in dispositivi moderni
"I sistemi di oggi si basano su una fisica vecchia", ha aggiunto Klaus Ensslin, professore di fisica sperimentale all'ETH di Zurigo, che ha introdotto gli ospiti locali nel mondo astratto dei quanti. "Un bit quantistico non assume lo stato di uno o di zero come un bit convenzionale, su cui si basano i computer di oggi. Può essere entrambi allo stesso tempo. "Questo sarebbe un vantaggio per il presidente della Confederazione Didier Burkhalter, che potrebbe così politicizzare Berna e allo stesso tempo creare la pace in Ucraina".
![Vista ingrandita: Klaus Ensslin](/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2014/09/spukhafte-phaenomene-nutzbar-machen/_jcr_content/news_content/textimage_0/image.imageformat.text50percent.1281848709.jpg)
Questo parallelismo è il grande vantaggio di un sistema quantistico. "Di conseguenza, un computer quantistico potrebbe risolvere alcuni problemi molto più velocemente di uno convenzionale, come la fattorizzazione dei primi di un grande numero, che potrebbe essere utilizzata oggi per la tecnologia di crittografia. D'altra parte, la meccanica quantistica può essere utilizzata per un tipo di crittografia dei dati più sicuro, noto come crittografia quantistica. I dispositivi corrispondenti sono già in vendita, ha detto l'ETH. "Forse tra qualche anno saranno lo standard per lo scambio di dati nelle grandi aziende".
Sfruttare i fenomeni quantistici - ma come?
Gran parte di ciò che viene scoperto nelle scienze quantistiche è ancora una conoscenza di base. Come dice Lothar Thiele, professore di informatica presso il Dipartimento di informatica ed elettrotecnica: "I fisici vogliono capire i sistemi quantistici, gli ingegneri vogliono sapere come utilizzarli". Ora sono a buon punto con i principi fisici, ma non hanno ancora compreso appieno come i "fenomeni spettrali" del mondo quantistico possano essere utilizzati. Soprattutto, ciò richiede una più stretta collaborazione tra diverse discipline, come l'elettrotecnica, la fisica, la matematica e anche la biologia, poiché è qui che si verificano sistemi quantistici naturali come la fotosintesi.
L'ex allievo dell'ETH Felix Mayer, co-CEO di Sensirion, ha chiarito che l'utilizzo dei fenomeni meccanici quantistici non è ancora imminente. "Per Sensirion non ci saranno prodotti basati sulla fisica quantistica nemmeno domani". La sua azienda continua a concentrarsi sulla fisica classica e al massimo si spinge ai confini dei sistemi quantistici. L'azienda è sul mercato da 15 anni. "In tutto questo tempo non è emersa alcuna applicazione di meccanica quantistica, e nessuna è ancora in vista. Spesso le cose richiedono più tempo del previsto", ha dichiarato.
Il professor Andreas Wallraff, responsabile del Quantum Device Lab dell'ETH, vede un'applicazione molto probabile nell'elaborazione quantistica delle informazioni. Grandi aziende come IBM stanno investendo molto in questo settore. Come possibile applicazione, egli immagina un computer di medie dimensioni che potrebbe essere utilizzato per effettuare simulazioni quantistiche di piccole molecole, ad esempio.
Questo computer quantistico sarebbe un ulteriore sviluppo degli attuali piccoli sistemi di computer quantistici che funzionano con pochi qubit. Tuttavia, ci si chiede come un computer che funziona con un gran numero di qubit possa elaborare le informazioni. La benedizione del parallelismo potrebbe essere invertita: "La simultaneità gioca un ruolo importante in un sistema di questo tipo".
I partenariati aiutano a compiere salti quantici
Nel suo discorso di chiusura, Ralph Eichler ha chiarito che l'ETH di Zurigo è già ben posizionato nel campo della scienza quantistica, ma che è giunto il momento di trasformare l'ingegneria quantistica dell'ETH in un centro. È già stata istituita una nuova cattedra in questo settore, ma da sola non sarà sufficiente. "Finora i salti quantici sono stati possibili soprattutto grazie alle partnership, e questo dovrebbe valere anche per la scienza quantistica", ha dichiarato Eichler al termine della sua ultima conferenza locale, organizzata insieme alla ETH di Zurigo Foundation.
Galleria Evento locale Ingegneria quantistica
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Klaus Ensslin, Felix Mayer (co-CEO di Sensirion) e Lothar Thiele (da sinistra a destra) discutono animatamente. -
Lothar Thiele ha giustamente descritto le proprietà quasi incomprensibili dei quanti come "fenomeni spettrali". -
Tavole rotonde in data locale. -
I fisici Renato Renner (al centro) e Andreas Wallraff (a destra) in una conversazione informale con gli interessati. -
Il Presidente dell'ETH Ralph Eichler, che si dimetterà alla fine del 2014, ha dedicato il suo ultimo incarico locale alla fisica quantistica.