SPS_2026

26 SPECIALE SPS ITALIA 2026 Stefano Cazzani I sensori quantistici rappresenta- no una frontiera avanzata nel cam- po della misura e del rilevamento, sfruttando le leggi della meccanica quantistica per ottenere sensibilità e precisione superiori rispetto ai sen- sori classici. In prospettiva, questi di- spositivi promettono di rivoluziona- re i sistemi di automazione, controllo e monitoraggio, offrendo nuovi livelli di accuratezza, velocità e affidabilità. La loro industrializzazione è appe- na cominciata, ma le prospettive di sviluppo futuro sono notevoli. I casi d’uso di questo tipo di sensori sono molteplici e spaziano dalla misu- ra della corrente nei veicoli elettri- ci alla scansione biomagnetica del cervello, fino alla mappatura di pre- cisione di ambienti sotterranei. Se- condo una recente ricerca pubblica- ta dagli analisti di IDTechEx ( www. idtechex.com/it ), il m ercato globale dei sensori quantistici dovrebbe rag- giungere i 2,2miliardi di dollari entro 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 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 pic- cole, chiamate ‘quanti’, fino al livello dei singoli fotoni ed elettroni. A diffe- renza della fisica classica, che descrive il mondo macroscopico, la meccanica quantistica introduce alcuni concet- ti strani e controintuitivi. Ad esempio, l’entanglement quantistico descrive come due particelle separate da una grande distanza possono influenzarsi a vicenda in modi che esulano dalla fi- sica classica. Un sensore quantistico è un dispo- sitivo in grado di misurare grandez- ze fisiche (come campo magnetico, forza, rotazione, temperatura o tem- po) utilizzando le proprietà quanti- stiche di particelle come atomi, elet- troni, fotoni o quanti di spin. Queste proprietà includono sovrapposizio- ne, entanglement e interferenza, che consentono di ottenere misure estre- mamente precise della grandezza fi- sica di interesse, anche a livello di sin- golo quanto. I sensori quantistici funzionano sfrut- tando uno o più dei seguenti effetti quantistici: • Interferometria quantistica: Utilizza l’interferenza tra stati quantistici co- erenti per rilevare variazioni minime in una grandezza fisica. Un esempio classico è l’interferometro atomico, che misura accelerazioni o rotazioni sfruttando onde di materia. • Effetto Zeeman e spin elettronico: Alcuni sensori utilizzano la rispo- sta dello spin di elettroni o nuclei a campi magnetici esterni (come nei magnetometri a vapori atomici o nei sensori dei centri azoto-lacuna nei diamanti). • Superposizione ed entanglement: Stati sovrapposti e correlati quan- tisticamente possono essere estre- mamente sensibili a perturbazioni ambientali, permettendo il rileva- mento di variazioni infinitesimali. • Transizioni quantistiche atomiche: Gli orologi atomici sono un esem- pio emblematico, misurano il tempo sulla base di transizioni elettroniche in atomi con precisione estrema. I sensori quantistici sfruttano alcune di queste proprietà quantistiche es- sendo sensibili alle più piccole varia- zioni del loro ambiente. Grazie al modo in cui vengono inizia- lizzati e alla loro capacità di rilevare singoli stati quantistici dopo la misu- ra, questi sensori possono raggiunge- re una precisione incredibile. Quanto sono precisi? Ad esempio, i sensori Mems convenzionali odier- ni sono già molto precisi, ma il rileva- mento quantistico fornirà misurazioni 1.000 volte più precise. Infatti, i proto- tipi di alcuni tipi di sensori hanno già raggiunto questo livello di precisione. Tutorial