Per misurare il tempo, l’umanità ha usato di tutto: sabbie mobili, pendoli, cristalli di quarzo e orologi atomici. Ma ora, una nuova generazione di dispositivi promette di riscrivere le regole: è l’orologio a quanti, una tecnologia che sfrutta le leggi della fisica quantistica per raggiungere una precisione mai vista prima. Recentemente, un gruppo di ricercatori del TU Wien in Austria ha presentato un modello rivoluzionario che riesce a misurare il tempo con altissima esattezza e pochissima energia. È una scoperta che potrebbe cambiare il modo in cui contiamo i secondi, e influenzare profondamente tutto ciò che dipende da una misurazione precisa del tempo.
Un orologio, in qualunque forma, è un sistema che registra un evento ripetitivo (un tic, per esempio) e lo conta. Per funzionare, però, ogni “tic” produce un po’ di disordine (entropia), di solito sotto forma di calore o vibrazione. Questo significa che più vogliamo un orologio preciso, più dobbiamo spendere energia. È una legge nota come “relazione termodinamica di incertezza”. In soldoni, più precisione, più spreco. Ma l’orologio quantistico sembra sfidare questa regola.
Il team guidato dal professor Marcus Huber ha costruito un modello in cui una particella quantistica si muove in un anello formato da tanti “siti” virtuali. Questo movimento è coerente, cioè avviene senza perdita di energia. Solo quando la particella compie un giro completo e attraversa un punto specifico (una giunzione), viene registrato un “tic” e si genera entropia. In pratica, si produce disordine solo in quel punto preciso, mentre tutto il resto del sistema resta pulito ed efficiente. È come avere un orologio che scorre silenziosamente e consuma energia solo quando suona.
Il vantaggio di questo approccio è enorme. Mentre nei vecchi orologi l’energia consumata cresce insieme alla precisione, qui basta aumentare leggermente la complessità dell’anello per ottenere un’enorme precisione senza quasi sprechi. I calcoli mostrano che la precisione cresce più velocemente dell’energia usata: un risultato che supera i limiti termodinamici che si pensavano invalicabili.
Questo non significa che la fisica sia stata “violata”. Il secondo principio della termodinamica, che dice che l’entropia dell’universo deve sempre aumentare, resta valido. Ma grazie agli effetti quantistici, è possibile distribuirne il costo in modo molto più efficiente, concentrandolo solo dove serve.
Oltre all’aspetto teorico, questa scoperta ha implicazioni concrete. I futuri orologi quantistici potrebbero essere integrati in reti quantistiche, sistemi GPS, satelliti e sensori ultraprecisi. Funzionando anche con poca energia, sarebbero perfetti per strumenti minuscoli o da usare nello spazio, dove l’energia è limitata. Inoltre, se i test in laboratorio confermeranno questi risultati, questa nuova tecnologia potrebbe essere usata per ridefinire il secondo come unità di misura entro il 2030.
In sintesi, ogni orologio, per segnare il tempo, consuma energia e genera disordine (entropia), spesso sotto forma di calore. Gli orologi classici sprecano energia a ogni tic, mentre quelli quantistici concentrano la perdita in un solo punto, riducendo gli sprechi. Non si elimina l’entropia, ma si impara a controllarla meglio. Questo rende gli orologi più efficienti, precisi e adatti alle tecnologie del futuro. Misurare il tempo diventa così meno costoso e più sostenibile.
