L’esercito americano sta investendo nella ricerca quantistica che esplora il modo in cui le vibrazioni influenzano il comportamento elettronico nei materiali ultrasottili. Gli scienziati dell’Università della California, Riverside, stanno studiando se queste vibrazioni quantistiche, note come effetti vibronici, potrebbero trasformare la raccolta di energia e i sistemi computazionali.
Il Centro per la Vibronica Quantistica nell’Energia e nel Tempo (QuVET) riunisce esperti di fisica, chimica, ingegneria e biochimica per esaminare queste interazioni nei sistemi biologici e sintetici. I ricercatori mirano a determinare se una funzione d’onda quantistica salterà attraverso un’interfaccia o rimarrà nella sua posizione originale. “L’idea è che le vibrazioni possano diventare la manopola di controllo, abilitando i futuri ‘interruttori vibronici quantistici’ che utilizzano le vibrazioni dei cristalli per attivare e disattivare le transizioni quantistiche”, ha affermato Nathaniel Gabor, professore di fisica e astronomia.
Comprendere questo processo di commutazione è fondamentale per migliorare tecnologie come la generazione di energia solare. L’energia creata dalla luce deve separarsi rapidamente in cariche libere per evitare di dissiparsi sotto forma di calore o di essere riemessa sotto forma di luce. Gabor ha osservato che i sistemi biologici estraggono energia in modo efficiente e il suo team cerca di replicare tale efficienza nei materiali artificiali. I meccanismi osservati nella fotosintesi, dove le eccitazioni quantistiche si spostano tra le molecole fino a raggiungere un centro di reazione, potrebbero dare forma a nuove forme di controllo quantistico nei dispositivi sintetici.
L’esercito finanzia questa ricerca attraverso una sovvenzione dell’iniziativa di ricerca universitaria multidisciplinare da parte dell’ufficio di ricerca dell’esercito del comando di sviluppo delle capacità di combattimento. La responsabile del programma Tania Paskova ha affermato che la comprensione degli effetti vibronici potrebbe essere essenziale per lo sviluppo di futuri sistemi biologici artificiali nell’ambito delle applicazioni militari. “Questa ricerca sta rispondendo a domande scientifiche critiche che potrebbero diventare determinanti nella comprensione e nel controllo degli effetti vibronici”, ha affermato.
L’Esercito riconosce le sfide significative nel tradurre questi risultati di laboratorio in applicazioni pratiche. La maggior parte degli esperimenti quantistici richiedono basse temperature e impostazioni controllate, che non sono adatte agli ambienti di battaglia. Concentrandosi sulla ricerca di base piuttosto che sui prototipi immediati, l’Esercito indica un investimento strategico a lungo termine nella fisica quantistica che potrebbe richiedere decenni per maturare. Il successo di questo investimento dipende interamente dai futuri risultati sperimentali, che sono ancora in sospeso.
