di Laura Martini*
E’ di questi giorni la notizia che ENI ha siglato una JV con ITQuanta al fine di sviluppare un computer quantistico. Di Eniquantic – questo il nome della neonata Società – il colosso italiano del cane a sei zampe deterrà il 94% delle quote azionarie. La finalità primaria del supercalcolatore sarà direttamente correlata al monitoraggio della transizione energetica, alla generazione e allo stoccaggio dell’energia nonché al miglioramento dei parametri di efficienza produttiva delle risorse da energia rinnovabile. Ma non solo.
Grazie a tecniche di dinamica molecolare e meccanica quantistica, Eniquantic potrà simulare il comportamento della materia alla ricerca dei materiali più idonei da impiegare nello sviluppo di nuove fonti energetiche.
Come Ingegnere Nucleare dei Materiali, la mia mente corre veloce a quand’ero una giovane universitaria del Politecnico di Milano, a quando studiavo le leggi che governano il mondo con la guida dei i migliori docenti di sempre. E allora il fisico teorico che è in me, ha piacere di raccontarvi che i “computer quantistici”, probabilmente pensati come supercalcolatori, popolavano le menti degli scienziati più brillanti già oltre cento anni fa, quando nel 1937 il fisico italiano Ettore Majorana ipotizzò l’esistenza di una particella (un fermione) identica alla sua antiparticella. Ma qui bisogna fare un passo indietro…
I fermioni, come il nome stesso suggerisce, sono particelle sub-atomiche che seguono la statistica di Fermi-Dirac, particelle a spin semi-intero e massa invariante. Esse sono descritte da un’elegantissima equazione formulata nel 1928 da Paul Dirac, la quale equazione prevede che a ogni particella sia associata un’antiparticella con le stesse caratteristiche ma di carica opposta; inoltre, se una particella e la relativa antiparticella entrano in contatto, si disintegrano a vicenda liberando energia.
ll positrone fu la prima anti-particella scoperta, quella associata all’elettrone.
L’elettrone e le altre particelle di materia hanno antiparticelle distinte e acquisiscono massa tramite il meccanismo di Higgs: si tratta dei cosiddetti “fermioni di Dirac”.
E’ a questo punto che si inserisce lo studio di Majorana, il quale scrisse una generalizzazione dell’equazione di Dirac, un’equazione che ci rivela l’esistenza di fermioni neutri, ovvero senza carica, i quali coincidono con la loro anti-particella. Si tratta di particelle esotiche, in quanto non acquisiscono la loro massa interagendo con il campo di Higgs come gli altri fermioni, ma con se stessi, in quanto sono le loro stesse antiparticelle. E soprattutto non si annichilano, sono anzi molto stabili e interagiscono molto poco con la materia “ordinaria”. Un team di Princeton ha poi dimostrato che i “fermioni di Majorana” si prestano perfettamente alle funzioni di “qubit”, proprio perché permangono persistentemente stabili senza alterare il loro stato quantistico, una proprietà eccezionale che rende questi particolari fermioni idonei a custodire appunto l’informazione che è alla base del funzionamento dei computer quantistici.
Come sappiamo infatti, il quantum computing utilizza le proprietà quantistiche della materia, come la sovrapposizione degli stati e l’entanglement, operando sui dati con bit quantistici, o qubit, di cui lo stato quantistico può possedere più valori. Ed eccoci arrivati dai fermioni di Majorana al calcolatore quantistico.
Vale la pena citare in particolare il progetto DMMMTS (Detection and manipulation of Majorana modes in topological superconductors), finanziato dall’Unione Europea, nato proprio con l’obiettivo di studiare i fermioni di Majorana e utilizzarli in ambito di informatica quantistica universale.
Sembra una favola ed è tra le più sofisticate scoperte della scienza moderna.
Qual è dunque il significato di questa teoria? La teoria appena esposta, avvalorata dalla fisica sperimentale, ci dice che dietro la joint venture tra due Società che oggi lavorano insieme per portare all’eccellenza l’innovazione, c’è tutto il sapere della fisica atomica di ieri, senza la quale nulla di tutto ciò sarebbe stato in alcun modo possibile. E’ la scommessa di Majorana, che non sarebbe vivo oggi nemmeno se non fosse scomparso in circostanze misteriose, ma che avrebbe certamente gioito nel vedere concretizzarsi le scoperte scientifiche della sua eccezionale mente, scoperte che non so in quanto tempo, ma certamente porteranno enormi benefici all’umanità intera. Affascinante? No. Molto, molto di più.
*Nuclear Engineer, SDA Bocconi fellow
