Scienziati dell’UE fanno un passo avanti decisivo nella fisica moderna

Fare misurazione sulla scala di una singola molecola usando la tecnologia quantica dovrebbe permettere enormi progressi in molti campi, tra cui l’informatica e la medicina.

SQUTEC (Solid State Quantum Technology and Metrology Using Spins), un progetto finanziato dall’UE, sta portando questa tecnologia più vicino alla realtà sfruttando un difetto del diamante e le sue proprietà magnetiche di rotazione.

Il progetto ha già stabilito legami con il settore dell’informatica. “L’informatica moderna che usa le tecniche attuali ha raggiunto i suoi limiti in termini di miniaturizzazione e velocità ottimali, il prossimo passo è la tecnologia quantica,” ha spiegato il prof. Jörg Wrachtrup, dell’Università di Stoccarda, che ha ricevuto una sovvenzione Advanced Grant dal Consiglio europeo della ricerca (CER) per il progetto SQUTEC. “É un nuovo modo di fare informatica. Stiamo dimostrando che questi difetti dei diamanti – o momenti magnetici – possono essere usati per l’informatica quantica,” ha spiegato.

“Inaspettatamente, durante il lavoro, abbiamo scoperto che questi difetti del diamante erano ottimi. Erano molto sensibili ai campi magnetici, ai campi elettronici, alle temperature e alle pressioni,” ha aggiunto.

Il progetto sta collaborando con il settore degli hard disc, ma la tecnologia si può applicare anche alla biologia molecolare e cellulare. “Possiamo sviluppare l’imaging medico per migliorare la rilevazione neurologica e dei tumori,” ha detto il prof. Wrachtrup.

L’obiettivo del progetto era sviluppare sistemi complessi a rotazione unica a partire dai difetti dei diamanti. Questi sistemi si possono usare per studiare proprietà fisiche fondamentali come la quanticità delle rotazioni allo stato solido e il loro uso nei dispositivi di rilevazione.

Tecnologia pioneristica

SQUTEC ha già costruito una macchina prototipo. “Il prossimo passo è integrarla in uno strumento di controllo della qualità della catena di montaggio. Hard drive e sviluppi elettronici testati da questa tecnologia potrebbero arrivare sul mercato tra due o tre anni,” ha spiegato il prof. Warchtrup.

La tecnologia sviluppata da SQUTEC è la prima del suo genere. “Questo è il primo sensore quantico che funziona in condizioni d’ambiente. Prima non c’erano sensori con risoluzione nell’ordine della nanoscala. I nostri dispositivi potrebbero avere un impatto rivoluzionario su applicazioni di imaging, dallo studio dei materiali alla bioscienza. È un campo di ricerca completamente nuovo,” ha aggiunto.

Uno dei più grandi vantaggi di questa tecnologia è che permette la rilevazione quantica in condizioni d’ambiente. “È molto più economico e versatile usare dispositivi che non hanno bisogno di condizioni come temperature molto basse o vuoto,” ha continuato il prof. Wrachtrup.

La tecnologia esistente, come SQUID, ha risultati molto buoni sul millimetro o sulla microcala, ma richiede condizioni molto fredde. Questa tecnologia funziona a temperature normali e può fare misurazioni fino al nanometro.

L’UE non è l’unica regione a fare progressi in questo campo. Anche altri paesi, come gli Stati Uniti, l’Australia e la Cina sono nella fase della prova di concetto. “L’interesse da parte dell’industria è grande, infatti sta cercando di realizzare questo progresso,” ha concluso il prof. Wrachtrup.

Il progetto SQUTEC si è concluso a febbraio 2016.