Un nuovo approccio alla tecnologia quantistica

29th March 2018
Posted By : Enaie Azambuja
Un nuovo approccio alla tecnologia quantistica

Gli ioni freddi molecolari potrebbero presto dimostrarsi utili alla tecnologia quantistica, grazie all’iniziativa di ricerca e formazione del progetto COMIQ. La tecnologia quantistica potrebbe essere alle porte, ma c’è ancora molta strada da fare per realizzarne tutte le potenzialità. In realtà, nemmeno le piattaforme di sviluppo attualmente in uso sono da considerarsi definitive.

«Gli ioni atomici intrappolati e raffreddati via laser sono una delle piattaforme più riuscite per lo sviluppo della tecnologia quantistica (QT)», spiega il Prof. Michael Drewsen della Facoltà di Fisica e Astronomia, Università di Aarhus.

«A confronto, la complessità degli ioni molecolari li ha resi finora una complicazione inutile. Tuttavia, con il controllo crescente degli ioni freddi molecolari, la loro struttura più ricca e la maggiore diversità molecolare possono effettivamente essere trasformate in un vantaggio per lo sviluppo ulteriore della QT basata su ioni intrappolati scegliendo le specie con le proprietà adeguate».

In altre parole, gli ioni molecolari freddi e intrappolati potrebbero ampliare la portata della tecnologia quantistica, con possibili applicazioni nella spettrometria di massa ultrasensibile, nella spettroscopia a ultra-risoluzione, nel raffreddamento di ioni macromolecolari nella fase gassosa o nei processi chimici a temperature molto basse.

Come fa notare il Prof. Drewsen, una parte importante del progetto COMIQ, da lui coordinato fino al novembre 2017, è stata dedicata all’aumento del controllo dello stato quantistico e alla manipolazione di specie di singoli ioni molecolari – un importante passo avanti verso l’utilizzo di ioni molecolari nella QT.

Inoltre, la ricerca ha chiarito la modalità di interazione degli ioni molecolari freddi intrappolati con il loro ambiente, consentendo a sua volta una migliore comprensione dei problemi pratici da affrontare nell’implementazione della QT basata su ioni molecolari.

Alla domanda su quale sia il più importante successo ottenuto, il Prof. Drewsen risponde: «la scoperta nel raffreddamento di gas tampone degli stati interni di ioni molecolari cristallizzati di Coulomb.

La considero una scoperta sensazionale soprattutto perché è concettualmente semplice, e perché consente di effettuare tanti nuovi tipi di esperimenti che fino ad ora erano impensabili. In realtà, potrebbe diventare centrale per lo sviluppo futuro della QT basata su ioni molecolari freddi».

Il progetto COMIQ, però, non è stato un’occasione solo per il Prof. Drewsen e la sua équipe di ricercatori. Nei quattro anni di ricerca, il progetto ha impegnato 10 organizzazioni di ricerca oltre a tre partner industriali, e offerto formazione a 15 studenti dottorandi, permettendo loro di condurre anche la propria ricerca.

«I ricercatori hanno ottenuto straordinari risultati nella spettroscopia ad alta risoluzione e nelle ricerche approfondite sulle dinamiche della collisione a freddo», ha osservato il Prof. Drewsen.

Nel complesso, COMIQ ha creato una forte comunità attorno alla ricerca sugli ioni molecolari freddi, includendo non solo i collaboratori del progetto ma spingendosi anche oltre.

Il progetto si è concluso, ma i collaboratori ne stanno attualmente utilizzando i risultati per cercare ulteriori finanziamenti a livello nazionale e transnazionale per altri progetti sulla scienza degli ioni molecolari freddi. Il Prof. Drewsen, ad esempio, sta collaborando con una nuova applicazione ITN basata prevalentemente sui risultati ottenuti con COMIQ per individuare nuovi aspetti scientifici.

«Credo che COMIQ abbia facilitato la creazione e lo sviluppo futuro della scienza basata sugli ioni freddi molecolari, in senso lato. I risultati ottenuti in COMIQ hanno chiaramente documentato che la scienza degli ioni molecolari freddi non solo si è ormai affermata, ma probabilmente sarà una delle importanti branche della scienza AMO in futuro.»


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