La meccanica quantistica ha rivoluzionato le leggi della fisica, ma è rimasta un enigma per fisici e filosofi in tutto il mondo per più di un secolo. Oggi la meccanica quantistica è ritenuta terreno fertile per tecnologie d’avanguardia e d’impatto nelle scienze dell’informazione e nella sensoristica ad alta precisione, ma le teorie che la trattano hanno ancora difficoltà a individuare una direzione che la renda versatile e riproducibile.
Un possibile sviluppo della meccanica quantistica è stato perciò individuato nelle molecole organiche, che risultano anche una risorsa cruciale per le tecnologie quantistiche, grazie alla loro versatilità e riproducibilità.
Un gruppo di ricercatori europei coordinati dal Cnr-Ino ha provato a disegnare il futuro di tecnologie basate su fotoni e molecole, oltre i limiti della fisica classica e con possibili applicazioni in campo medico e ambientale. Lo studio è stato pubblicato su Nature Materials.
«Quel che sappiamo è che la materia organica è stata naturalmente selezionata per essere alla base della vita sulla Terra, e che gioca un ruolo importante in diverse moderne tecnologie come gli schermi piatti e i pannelli solari. I recenti progressi nel controllare l’interazione tra una molecola isolata e singoli fotoni sarà la chiave per leggere otticamente la carica di un singolo elettrone o un singolo quanto di vibrazione meccanica», ha spiegato Costanza Toninelli dell’Istituto nazionale di ottica del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Ino) e Laboratorio europeo di spettroscopia non lineare (Lens).
«La luce generata da singole molecole organiche può trasportare informazioni intrinsecamente sicure, un fotone alla volta, propagandosi imperturbata su lunghe distanze. Considerando l’estrema versatilità e scalabilità della sintesi organica, che può dare accesso ad una vasta gamma di proprietà e a bassi costi, un nuovo e flessibile modo di costruire sistemi quantistici ibridi è possibile», prosegue Pietro Lombardi del Cnr-Ino.
«Stiamo progettando piccoli circuiti ibridi su microchip che trasportano luce invece di elettricità, in cui fotoni e molecole assieme possono effettuare alcune operazioni che per dei calcolatori classici sarebbero impossibili per l’eccessiva complessità. Tra le possibilità ci sono la simulazione di nuovi catalizzatori per la cattura di anidride carbonica, utili a combattere il cambiamento climatico, oppure lo sviluppo di nuovi medicinali per la salute globale», conclude Toninelli. «Grazie al lavoro e ai progressi discussi in questo articolo, si apre un’entusiasmante nuova rotta per le molecole organiche come componenti fondamentali delle tecnologie quantistiche, e che certamente vedrà nuove inimmaginabili scoperte lungo la strada.»
Fonte: Nature Materials