Il superconduttore tripletto che potrebbe rivoluzionare il quantum computing
Trovare un materiale capace di trasmettere elettricità e spin degli elettroni senza alcuna resistenza è stato per decenni il sogno proibito della fisica dello stato solido. Ora un gruppo di ricercatori potrebbe aver individuato proprio quel materiale, e le implicazioni per il quantum computing sarebbero enormi. Il protagonista di questa storia è una lega metallica chiamata NbRe, composta da niobio e renio, due metalli rari che insieme sembrano comportarsi in modo del tutto anomalo rispetto ai superconduttori tradizionali. Se le prime evidenze sperimentali dovessero essere confermate, ci troveremmo di fronte a quello che molti fisici definiscono senza mezzi termini il “Sacro Graal” della tecnologia quantistica.
A parlarne è il professor Jacob Linder, fisico della Norwegian University of Science and Technology (NTNU), dove lavora presso QuSpin, un centro di ricerca dedicato allo studio dei materiali quantistici. Linder non nasconde l’entusiasmo: un superconduttore tripletto è in cima alla lista dei desideri di chiunque operi nel campo. E il motivo è piuttosto chiaro. Mentre i superconduttori convenzionali, detti “singoletto”, permettono alla corrente elettrica di fluire senza dispersione di energia sotto forma di calore, non sono in grado di trasportare lo spin degli elettroni. I superconduttori tripletto, invece, fanno entrambe le cose. E questa doppia capacità cambia radicalmente le carte in tavola.
Perché lo spin fa tutta la differenza
Per capire cosa rende così speciale un superconduttore tripletto, bisogna fare un piccolo passo indietro e guardare alla spintronica. Si tratta di una branca dell’elettronica che sfrutta lo spin, una proprietà fondamentale degli elettroni, per trasportare e processare informazioni in modi diversi rispetto ai circuiti tradizionali. Lo spin può giocare un ruolo cruciale anche nella tecnologia quantistica, soprattutto quando viene abbinato alla superconduttività. Il problema, fino a oggi, è stato l’instabilità. Uno dei principali ostacoli nel quantum computing riguarda la precisione delle operazioni: i qubit sono notoriamente fragili e soggetti a errori. Un superconduttore tripletto potrebbe contribuire a stabilizzare l’intero sistema, rendendo i computer quantistici non solo più affidabili ma anche incredibilmente efficienti dal punto di vista energetico.
Linder e i suoi collaboratori italiani hanno pubblicato uno studio su Physical Review Letters, una delle riviste più prestigiose nel campo della fisica, e il lavoro è stato selezionato tra le raccomandazioni editoriali del giornale. Non è un dettaglio da poco: significa che la comunità scientifica considera questi risultati degni di particolare attenzione. Nello studio, il team dimostra che la lega NbRe esibisce proprietà coerenti con la superconduttività tripletto. Il materiale si comporta in modo completamente diverso da quello che ci si aspetterebbe da un superconduttore singoletto convenzionale, e questo è già di per sé un segnale forte.
Una temperatura “calda” per gli standard della superconduttività
C’è un altro aspetto che rende NbRe particolarmente interessante: la temperatura di superconduzione. La lega diventa superconduttrice a circa 7 Kelvin, che tradotto in gradi Celsius significa circa meno 266 gradi. Sembra un freddo pazzesco, e lo è. Ma nel mondo della superconduttività, 7 Kelvin è una temperatura relativamente “alta”. Altri candidati a superconduttore tripletto richiedono temperature vicine a 1 Kelvin, il che li rende molto più difficili e costosi da utilizzare nella pratica. Poter lavorare a 7 Kelvin significa avere un materiale decisamente più gestibile e, in prospettiva, più facilmente integrabile in dispositivi reali.
Naturalmente, Linder stesso invita alla cautela. È ancora troppo presto per dichiarare con certezza assoluta che NbRe sia effettivamente un superconduttore tripletto. La scoperta dovrà essere verificata da altri gruppi sperimentali indipendenti, e saranno necessari ulteriori test specifici sulla superconduttività tripletto. Tuttavia, i dati raccolti finora sono incoraggianti e puntano tutti nella stessa direzione.
Se la conferma dovesse arrivare, le ricadute sul quantum computing e sulla spintronica sarebbero difficili da sovrastimare. Computer quantistici ultra veloci che consumano quantità di energia prossime allo zero non sarebbero più fantascienza ma un obiettivo tecnologico concreto. Il team della NTNU potrebbe aver aperto una porta che la fisica inseguiva da molto, molto tempo. E stavolta, dall’altra parte, potrebbe esserci davvero qualcosa di straordinario.
