Scienza, monitoraggio dei processi produttivi: scendono in campo le tecnologie quantistiche

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In uno studio pubblicato sull’autorevole rivista Science Advances, un gruppo di ricercatori del Politecnico di Torino e dell’Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRiM) ha proposto un approccio innovativo, basato su tecnologie quantistiche, per verificare se un processo produttivo pubblicato sia conforme alle attese o sia in qualche modo ‘difettoso’. Un corretto monitoraggio dei processi di produzione è fondamentale sia dal punto di vista della sicurezza dei prodotti rilasciati e sia dal punto di vista dell’efficienza economica del processo stesso. La verifica della conformità dei prodotti avviene tramite un insieme casuale dei prodotti. I ricercatori hanno mostrato che, a parità di energia irradiata sui campioni, l’uso di sorgenti di luce quantistiche “entangled” puo’ ridurre sensibilmente la probabilita’ di avere errori di classificazione – conforme oppure difettoso – nella valutazione dei piu’ diversi processi produttivi, migliorando quindi in modo sostanziale l’ efficienza del monitoraggio.
Nello studio viene riportata la realizzazione sperimentale di quello che i ricercatori del Politecnico e INRiM hanno chiamato “quantum compliance test”. Si tratta di due fasci di luce correlati tra loro, di cui uno solo viene fatto interagire con l’oggetto testato, mentre l’altro e’ usato per misurare le fluttuazioni della luce stessa con altissima precisione. L’esperimento mostra come il quantum conformità test sia realizzabile con l’ attuale tecnologia disponibile nei laboratori e in prospettiva sia trasferibile verso applicazioni pratiche in tempi brevi. Un esempio di questo processo di valutazione sono le misure di trasmissione ottica e spettroscopica, utili per la caratterizzazione di concentrazioni chimiche e campioni. Poiché ogni sostanza assorbe la luce in modo diverso, alle varie frequenze ottiche – vale a dire i colori nello spettro visibile – la concentrazione può essere stimata con una misura di trasmissione ottica, ovvero misurando l’intensità della luce prima e dopo. Tuttavia, il processo di produzione è affetto da fluttuazioni statistiche e quindi le concentrazioni, e di conseguenza anche l’intensità ottica trasmessa, si distribuiscono in modo noto attorno a un valore di riferimento. Le fluttuazioni nelle sorgenti di luce convenzionale, i laser utilizzati nelle misure ottiche, limitano l’accuratezza nella caratterizzazione dei prodotti. Questo è particolarmente rilevante nel caso di campioni fotosensibili, per i quali è fondamentale utilizzare luce a bassa intensita’ e limitare al minimo il numero di prodotti testati. In questa situazione, l’effetto delle fluttuazioni d’intensità della sorgente è fortemente amplificato. Il protocollo, messo a punto dai ricercatori e illustrato nell’articolo, mostra ottime prospettive di riduzione del margine di errore in monitoraggi di questo tipo. “Il nostro protocollo si inquadra in un campo in crescita rapida, quello delle tecnologie quantistiche – dichiara il dottorando Giuseppe Ortolano.