Luigi Dell’Aglio lunedì 3 giugno 2013
L’esperimento sulla luce compiuto a Bristol dall’italiano Alberto Peruzzo è piaciuto a uno dei maestri della Fisica generale e di quella quantistica in particolare. È il professor Giorgio Parisi, più volte proposto per il Nobel, e premiato con numerosi riconoscimenti internazionali a cominciare dalla medaglia Boltzmann. Secondo Parisi, dalle ricerche di Peruzzo «scaturisce una tecnologia che apre prospettive di grande rilievo. Trovano inoltre completa conferma le stupefacenti predizioni della fisica quantistica. Questa conoscenza sperimentale potrà servire per verificare nuove predizioni e raggiungere altri obiettivi tra cui il computer quantistico, che è ormai un sogno ultradecennale».Professore, quali sono le principali “predizioni” della fisica quantistica?«Prima della meccanica quantistica, all’inizio del secolo scorso, la chimica era completamente misteriosa, non c’era nessuna spiegazione del motivo per cui certi atomi, per esempio l’ossigeno e l’idrogeno oppure il sodio e il cloro, si attirassero a vicenda per formare acqua e sale da cucina. La meccanica quantistica ci permette invece di capire tutta la chimica, la ragione per cui si formano i legami chimici, le proprietà di materiali (perché alcuni sono conduttori, e altri sono isolanti). Il prezzo da pagare è straordinariamente alto: in meccanica quantistica i singoli oggetti microscopici hanno proprietà molto strane e la formulazione stessa dei concetti di base della teoria non è affatto semplice. Uno dei più famosi fisici del secolo scorso, Richard Feynman, che aveva anche inventato una sua personale formulazione della meccanica quantistica, aveva scritto in un libro di testo: “Nessuno comprende la meccanica quantistica”. E da allora non si sono fatti grandi progressi nella comprensione di questa disciplina».In che cosa differirà il computer quantistico da quello classico?«Visto da fuori, sarebbe molto probabilmente uguale a quello classico: una scatola chiusa, piena di fili, con tastiera e via dicendo. Tuttavia gli elementi costitutivi non sarebbero i transistor di adesso, ma oggetti diversi, capaci di fare i conti utilizzando la logica della meccanica quantistica che è diversa dalla logica classica, cui siamo abituati. E per favore non mi chieda di spiegare quale è la logica della meccanica quantistica, altrimenti non ce la caviamo prima di domani mattina».Questo nuovo computer potrebbe essere molto più potente dei computer di oggi. «Ma appare lontanissimo, nel tempo».Quanto lontano? «Non mi spingo a fare pronostici. Quando sento dire che fra dieci anni avremo il computer quantistico non ci credo. Ancora non sono avvenute le scoperte tecnologiche fondamentali, quelle decisive; perciò non è certo che sia concretamente possibile realizzarlo, anche se sono stati fatti enormi passi avanti. Si va in una direzione ma non è detto che si arrivi al traguardo».Resta il fatto che il grande pubblico, benché attratto dalla “magia” della meccanica quantistica, quando si accosta ai famosi paradossi sia preso da una certa perplessità. Anche fra le persone colte, quasi tutti si accontentano di non capire fino in fondo.«I paradossi non sono affermazioni intrinsecamente contraddittorie. Nel linguaggio scientifico si usa l’aggettivo “controintuitivo” per indicare una scoperta che sorprende perché appare “strana”, contraria all’intuizione comune, che non ci aspetteremmo da un punto di vista rigorosamente logico». C’è chi dice che già gli strumenti in uso nella vita quotidiana di oggi sono stati ideati partendo dalla fisica quantistica. È così?«Certo. I transistor, per esempio. Risaliamo al periodo compreso tra gli anni ’50 e gli anni ’70; prima si poteva ascoltare la radio solo con ingombranti apparecchi dalle grosse valvole. Poi sono arrivate le prime radioline giapponesi portatili, a transistor appunto, che erano alimentate da piccole pile. Certo non si può dire che, per capire il funzionamento di quelle radioline, fosse necessario capire la meccanica quantistica. Stesso discorso per computer e telefoni cellulari. Il transistor è l’elemento-chiave, comune a tutti questi oggetti. I motivi per cui questi oggetti funzionano devono essere spiegati con la meccanica quantistica. Ma non è controintuitivo il comportamento finale del dispositivo (radio, computer o telefonino). Lo sono le idee che hanno ispirato la fase della progettazione».Facciamo un esempio?«Immaginiamo una persona completamente paralizzata. Non potendosi muovere, non si rende conto che il mondo è tridimensionale. Vede solo oggetti piatti che cambiano dimensioni. Perché? Se a questa persona che non ha il senso dello spazio si avvicina qualcuno, lei vedrà apparire una figura che cresce enormemente e si rimpicciolisce nell’allontanarsi. La persona paralizzata, con la sua visione a due dimensioni invece che a tre, ha un’idea profondamente alterata della realtà. Ai suoi occhi un oggetto che ruota su se stesso diventa una serie di immagini che cambiano forma. Se, sotto gli occhi di questo osservatore, un oggetto passa davanti a un altro più piccolo, sembra che il primo venga tagliato a metà dal secondo. Le proprietà degli oggetti che incontriamo in questo esempio sono stranissime per noi che siamo abituati fin dalla nascita a muoverci in un mondo tridimensionale. Noi, infatti, possiamo allungare una mano, toccare e muovere l’oggetto e così accertare che cos’è mentre cambia forma visiva. Se fossimo noi a non poterci muovere nello spazio e a non poter controllare ciò che avviene, penseremmo in un modo diverso e gli oggetti ci mostrerebbero proprietà inverosimili, tali da sembrare controintuitive».Quali altre possibilità ci sono per costruire computer di tipo diverso?«Esistono vari livelli di tecniche da mettere in campo. Una mi sembra molto interessante: punta sulla luce per eliminare il riscaldamento dei computer. Premessa: se facciamo passare la corrente in un filo elettrico, questo si riscalda. In una lampadina il fenomeno è marcato ed evidente, ma neanche il computer scherza. In una zona molto piccola del chip si trova concentrata una grande quantità di fili. In questo caso l’inevitabile riscaldamento è dannoso. L’industria se ne libererebbe molto volentieri. Allora perché non evitarlo sostituendo la luce agli elettroni? La luce attraversa la materia senza riscaldarla (i raggi solari riscaldano a terra, non nello spazio). Raffreddare i chip è una delle questioni più assillanti. Negli anni Settanta, la Cray comprò una fabbrica di frigoriferi per costruire speciali “armadi” nei quali raffreddare efficacemente i computer. Ma ancora adesso il riscaldamento è uno dei principali ostacoli alla costruzione e alla miniaturizzazione dei computer».