Un diamante che non finisce su un anello, ma su un satellite. Sembra uno scherzo, e invece è l’orizzonte concreto di un nuovo progetto europeo a cui partecipa anche l’Italia. Dentro alcuni cristalli di diamante speciali si nascondono minuscoli difetti, chiamati centri NV, capaci di comportarsi come sensori quantistici estremamente sensibili: riescono a “vedere” i campi magnetici invisibili intorno a noi con una precisione fuori dal comune. Il problema è che, oggi, farli funzionare richiede un armamentario di laser e ottiche di precisione che riempie un’intera stanza. Il progetto ACDC_Q vuole invece racchiuderli in un chip pronto a volare nello spazio.
Via i laser, dentro l’elettronica
Finanziato dalla Commissione Europea con quasi 5 milioni di euro, nell’ambito di Horizon Europe, ACDC_Q dura quattro anni, fino al 2028. L’obiettivo è tanto semplice da spiegare quanto difficile da realizzare: leggere i segnali dei centri NV non più con la luce, ma con l’elettronica, proprio come nei chip degli smartphone. Il risultato sarebbe un sensore quantistico piccolo, robusto ed economico, ma con prestazioni da laboratorio d’eccellenza. A guidare il progetto è l’istituto di ricerca belga IMEC, pioniere nella lettura elettrica dei centri NV. Il consorzio riunisce otto partner da cinque paesi europei, tra centri di ricerca, istituti di metrologia e aziende: dall’Accademia austriaca delle scienze a Infineon, da Thales alla francese Kwan-Tek, fino al tedesco PTB, che calibrerà le prestazioni dei dispositivi con precisione estrema.
I difetti del diamante
Tra i partner del progetto c’è anche l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), che porta ACDC_Q dritto fuori dall’atmosfera. Il suo compito è esplorare l’uso di questi sensori quantistici a bordo di satelliti, per la magnetometria spaziale: misurare cioè, con altissima precisione e da un dispositivo miniaturizzato, il campo magnetico terrestre o quello di altri corpi del sistema solare. È un ambito in cui l’Italia ha una lunga tradizione, tra strumentazione scientifica per missioni spaziali ed eccellenze nella microelettronica, e in cui la miniaturizzazione è tutto: a bordo di un satellite ogni grammo e ogni centimetro cubo contano.
Spazio, fabbrica, salute e sicurezza
Oggi i sensori quantistici più performanti restano prigionieri dei laboratori, circondati da specchi, lenti e sistemi di allineamento delicati. Se il progetto avrà successo, questi sensori “tascabili” potranno finire ovunque: a bordo di satelliti italiani ed europei, come detto; nelle fabbriche, per scovare difetti nascosti nei materiali senza romperli, per esempio in una saldatura o in una pala eolica; oppure sul campo, per monitorare a distanza infrastrutture sensibili come gasdotti o linee elettriche. Tre mondi diversi, un’unica tecnologia alla base che potrebbe anche essere utilizzato in ambito clinico diagnostico.
Dal laboratorio alla vita vera
Le tecnologie quantistiche sono uno dei grandi terreni di sfida tra Europa, Stati Uniti e Cina: promettono strumenti di misura più precisi, comunicazioni più sicure, calcoli oggi impensabili. Ma tra un effetto fisico scoperto in laboratorio e un dispositivo che funziona davvero nel mondo reale c’è un gradino spesso invisibile, fatto di ingegneria, miniaturizzazione e collaborazione industriale. È esattamente il gradino su cui lavora ACDC_Q: trasformare un fenomeno quantistico affascinante in un dispositivo che portiamo con noi.
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