C'è un numero che spiega tutto: 4,14. Sono le prime tre cifre della costante di Planck espressa in elettronvolt-secondo, e sono anche la ragione per cui il 14 aprile (scritto alla maniera anglosassone, 4/14) è stato scelto come data ufficiale del World Quantum Day, la Giornata mondiale dedicata alla fisica quantistica. Un modo elegante, quasi poetico, per ricordare che dietro ogni celebrazione scientifica c'è sempre un numero che ne regge le fondamenta.
Siamo nel 1900. Un fisico tedesco di nome Max Planck — registrato all'anagrafe nel 1858 come Marx, variante tedesca di Markus, prima di adottare da adolescente il diminutivo con cui sarebbe passato alla storia — avanza una proposta che all'epoca suona quasi ridicola: l'energia non è continua, non scorre come acqua in un fiume, ma esiste in pacchetti discreti, unità minime e indivisibili. Li chiamò quanti.
L'idea demoliva secoli di fisica classica. A livello subatomico, il mondo non scivola gradualmente da uno stato all'altro: compie salti bruschi tra livelli energetici precisi. La materia, pur sembrando solida e compatta, è per lo più vuoto. L'energia funziona allo stesso modo: ha una grana, una struttura a blocchi che non si può frantumare ulteriormente. Il fotone — la particella elementare della luce — è il quanto del campo elettromagnetico. Un dettaglio che ha ribaltato l'intera concezione della natura.
La domanda pratica è questa: cosa cambia, nella vita di tutti i giorni, sapere che l'energia si muove a pacchetti? Molto più di quanto si immagini. I semiconduttori nei microprocessori degli smartphone funzionano grazie alle leggi della meccanica quantistica. Senza quanti non esisterebbero i transistor, e senza transistor non esisterebbe nessun dispositivo elettronico. I laser impiegati in medicina applicano direttamente il controllo dei quanti di luce. Il GPS si basa su orologi atomici che misurano le transizioni energetiche degli elettroni: senza quella precisione, le mappe ci porterebbero nel posto sbagliato. La risonanza magnetica sfrutta le proprietà quantistiche dello spin nucleare. Le fibre ottiche trasmettono dati alla velocità della luce perché la luce — e i suoi quanti — è il mezzo di trasmissione.
Il prossimo salto riguarda i computer quantistici, su cui stanno investendo miliardi colossi come Google, IBM e Microsoft. A differenza dei computer tradizionali, che elaborano informazioni in bit — valori binari, 0 oppure 1 — i computer quantistici usano i qubit, che grazie ai principi di sovrapposizione e di entanglement possono trattare enormi quantità di dati in modo esponenzialmente più rapido. Non si tratta di macchine più veloci: è un paradigma radicalmente diverso, con applicazioni potenziali nella ricerca farmacologica, nella modellazione del clima e nella crittografia.
Proprio la crittografia quantistica rappresenta uno degli scenari più promettenti: qualsiasi tentativo di intercettare una comunicazione quantistica ne altera lo stato in modo irreversibile, rendendo teoricamente impossibile la sorveglianza non autorizzata.
Celebrare la fisica quantistica, oggi, non è un esercizio per addetti ai lavori. È riconoscere che quell'idea considerata assurda centoventiquattro anni fa ha già ridisegnato il mondo in cui viviamo... e sta per rifarlo ancora.
SU