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74 | SETTEMBRE 2025 AUTOMAZIONE OGGI 464 Tutorial AUTOMAZIONE OGGI Sensori quantistici per l’automazione industriale I sensori quantistici sfruttano principi della meccanica quantistica per effettuare misure estremamente precise. Promettono di potenziare le applicazioni di automazione industriale in ambiti come il controllo qualità, la navigazione autonoma e la sincronizzazione dei sistemi di controllo I sensori quantistici rappresentano una fron- tiera avanzata nel campo della misura e del rilevamento, sfruttando le leggi della mec- canica quantistica per ottenere sensibilità e precisione superiori rispetto ai sensori clas- sici. In prospettiva, questi dispositivi promet- tono di rivoluzionare i sistemi di automazione, controllo e monitoraggio, offrendo nuovi livelli di accuratezza, velocità e affidabilità. La loro industrializzazione è appena cominciata, ma le prospettive di sviluppo futuro sono notevoli. I casi d’uso di questo tipo di sensori sono molte- plici e spaziano dalla misura della corrente nei veicoli elettrici alla scansione biomagnetica del cervello, fino alla mappatura di precisione di ambienti sotterranei. Secondo una recente ricerca pubblicata dagli analisti di IDTechEx ( www.idtechex.com/it ) , il mercato globale dei sensori quantistici do- vrebbe raggiungere i 2,2 miliardi di dollari entro il 2045, con un tasso di crescita an- nuale composto (Cagr) dell’11,4%. Cosa sono i sensori quantistici? La meccanica quantistica si occupa delle particelle subatomiche più piccole, chia- mate ‘quanti’, fino al livello dei singoli fotoni ed elettroni. A differenza della fisica classica, che descrive il mondo macroscopico, la mec- canica quantistica introduce alcuni concetti strani e controintuitivi. Ad esempio, l’en- tanglement quantistico descrive come due particelle separate da una grande distanza possono influenzarsi a vicenda in modi che esulano dalla fisica classica. Un sensore quantistico è un dispositivo in grado di misurare grandezze fisiche (come campo magnetico, forza, rotazione, tempera- tura o tempo) utilizzando le proprietà quan- tistiche di particelle come atomi, elettroni, fotoni o quanti di spin. Queste proprietà includono sovrapposizione, entanglement e interferenza, che consentono di ottenere mi- sure estremamente precise della grandezza fisica di interesse, anche a livello di singolo quanto. I sensori quantistici funzionano sfruttando uno o più dei seguenti effetti quantistici: • Interferometria quantistica: Utilizza l’in- terferenza tra stati quantistici coerenti per rilevare variazioni minime in una grandezza fisica. Un esempio classico è l’interferometro atomico, che misura ac- celerazioni o rotazioni sfruttando onde di materia. • Effetto Zeeman e spin elettronico: Al- cuni sensori utilizzano la risposta dello spin di elettroni o nuclei a campi ma- gnetici esterni (come nei magnetometri a vapori atomici o nei sensori dei centri azoto-lacuna nei diamanti). • Superposizione ed entanglement: Stati sovrapposti e correlati quantisticamente possono essere estremamente sensibili a perturbazioni ambientali, permet- tendo il rilevamento di variazioni infini- tesimali. • Transizioni quantistiche atomiche: Gli orologi atomici sono un esempio em- blematico, misurano il tempo sulla base di transizioni elettroniche in atomi con precisione estrema. I sensori quantistici sfruttano alcune di que- ste proprietà quantistiche essendo sensibili alle più piccole variazioni del loro ambiente. Grazie al modo in cui vengono inizializzati e alla loro capacità di rilevare singoli stati Nonostante il potenziale, l’adozione su larga scala dei sensori quantistici in ambito industriale presenta ancora notevoli sfide tecnologiche e commerciali da superare Stefano Cazzani Fonte Nano Dimensions