Un sensore quantistico capace di contare singoli fotoni e dare la caccia alla materia oscura
Rilevare energia nell’ordine degli zeptojoule sembrava fantascienza fino a poco tempo fa. Eppure un gruppo di ricercatori finlandesi ha costruito un sensore quantistico talmente sensibile da captare segnali energetici inferiori a un miliardesimo di miliardesimo di joule. Per dare un’idea concreta: parliamo della quantità di energia necessaria per spostare un globulo rosso verso l’alto di un nanometro nella gravità terrestre. Quasi nulla, letteralmente. Questa scoperta, pubblicata sulla rivista Nature Electronics il 20 maggio 2026, potrebbe avere ricadute enormi sul calcolo quantistico, sulla ricerca della materia oscura e sulla capacità di contare singoli fotoni.
Il team, guidato dal professor Mikko Möttönen della Aalto University, ha lavorato in collaborazione con IQM, azienda specializzata in computer quantistici, e il centro di ricerca tecnica finlandese VTT. Il loro approccio si basa su un calorimetro, uno strumento progettato per misurare variazioni di calore estremamente piccole. Ma qui non si parla di un calorimetro qualunque.
Come funziona questo sensore quantistico ultra sensibile
Il cuore del dispositivo sfrutta una combinazione di due tipi di metalli: superconduttori, che lasciano passare l’elettricità senza resistenza, e conduttori normali, che invece oppongono resistenza al flusso elettrico. Questa combinazione rende la superconduttività un fenomeno così fragile che basta un minimo aumento di temperatura nel conduttore ultrafreddo per indebolirla immediatamente. Ed è proprio questa fragilità a renderlo uno strumento di misura straordinariamente preciso.
I ricercatori hanno inviato un impulso a microonde nel sensore e, dopo un meticoloso lavoro di filtraggio del segnale, hanno confermato di aver rilevato un impulso elettromagnetico da appena 0,83 zeptojoule. Secondo il team, è la prima volta che un dispositivo calorimetrico raggiunge questo livello di sensibilità. Nessuno prima ci era riuscito.
Le implicazioni per la materia oscura e i computer quantistici
Ecco dove la faccenda diventa davvero interessante. Questo sensore quantistico potrebbe un giorno permettere di contare singoli fotoni, un obiettivo inseguito da decenni sia nella tecnologia quantistica che nell’astrofisica. Möttönen ha spiegato che l’ambizione è rendere il dispositivo capace di rilevare segnali con un tempo di arrivo arbitrario, il che sarebbe fondamentale per intercettare gli assioni della materia oscura provenienti dallo spazio, particelle di cui non si sa quando potrebbero raggiungere il sistema di rilevamento.
C’è poi un altro aspetto pratico notevole. Il calorimetro funziona alle stesse temperature bassissime, nell’ordine dei millikelvin, richieste dai qubit, le unità fondamentali dell’informazione quantistica. Questo significa che potrebbe integrarsi nei computer quantistici senza introdurre disturbi nel sistema, evitando di dover alzare la temperatura o amplificare i segnali di misura. In prospettiva, il dispositivo potrebbe diventare un componente per la lettura dei qubit nei processori quantistici di nuova generazione.
Il lavoro è stato realizzato presso le strutture di OtaNano, l’infrastruttura nazionale finlandese per le nanotecnologie e le tecnologie quantistiche, con finanziamenti provenienti dall’iniziativa Future Makers, sostenuta dalla Fondazione Jane e Aatos Erkko e dalla Fondazione del Centenario delle Industrie Tecnologiche della Finlandia. Uno di quei risultati che ricordano quanto la ricerca di base, anche quando sembra occuparsi di grandezze invisibili, possa aprire porte che nessuno immaginava esistessero.
