La meccanica quantistica al servizio della qualità dei prodotti e dei processi produttivi

23/12/2021

Nello studio “Quantum Conformance Test”, pubblicato il 22 Dicembre 2021 sulla rivista Science Advances, il team di ricercatori guidato da Ivano Ruo Berchera e composto da Giuseppe Ortolano, dottorando INRiM affiliato al Politecnico di Torino (primo autore della ricerca), e dai Ricercatori INRiM Pauline Boucher, Ivo Pietro Degiovanni, Elena Losero, Marco Genovese (responsabile del gruppo di ottica quantistica dell'INRIM), ha dimostrato che, tramite misure ottiche ottimizzate grazie alle correlazioni quantistiche, dette 'entanglement', è possibile ridurre gli errori nella verifica di conformità di taluni prodotti e dei processi produttivi.

 

Tale verifica avviene spesso tramite la misurazione su un sottoinsieme casuale dei prodotti finali (test). Un esempio sono le misure di trasmissione ottica e spettroscopica, utili per la caratterizzazione di concentrazioni chimiche e campioni biologici. 

Siccome ogni sostanza assorbe la luce in modo diverso alle varie frequenze ottiche, la concentrazione può essere stimata misurando l’intensità ottica trasmessa 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 ad un valore di riferimento. 

 

Le fluttuazioni intrinseche delle sorgenti di luce convenzionali tipicamente utilizzate nelle misure ottiche, inclusi i laser, 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 intensità e limitare al minimo il numero di prodotti testati. Proprio in questi casi i ricercatori hanno mostrato come, attraverso la realizzazione sperimentale del “Quantum Conformance Test”, a parità di energia irradiata sui campioni l’uso di sorgenti di luce quantistiche “entangled” può ridurre sensibilmente la probabilità di avere errori di classificazione migliorando quindi in modo sostanziale l’efficienza del monitoraggio. 

 

In breve, di due fasci di luce tra di loro entangled, uno solo è fatto interagire con l’oggetto testato mentre l’altro è usato per misurare le fluttuazioni della luce stessa con altissima precisione. L’esperimento mostra come il quantum conformance test sia realizzabile con l’attuale tecnologia disponibile nei laboratori e sia in prospettiva trasferibile verso applicazioni pratiche in tempi brevi.

 

Ultima modifica: 23/12/2021 - 08:58