La generazione di fotoni quantistici è sempre stata una faccenda da laboratorio, con laser di precisione, ambienti controllati e attrezzature costose. Eppure un gruppo di scienziati è riuscito a fare qualcosa che fino a poco tempo fa suonava come fantascienza: produrre coppie di fotoni correlati usando la normalissima luce del sole. Non un laser sofisticato, non una sorgente artificiale. Il sole. Quello che ci scalda la faccia ogni mattina.

Il meccanismo funziona così, in parole semplici. I ricercatori hanno costruito un sistema di inseguimento solare, una specie di antenna ottica che segue il sole nel cielo e raccoglie la sua luce. Questa luce viene poi convogliata attraverso una fibra ottica dentro un cristallo speciale, progettato per trasformare i fotoni ordinari in coppie di fotoni legati tra loro da una correlazione quantistica. Parliamo di quel fenomeno per cui due particelle, una volta correlate, condividono informazioni in modo istantaneo, indipendentemente dalla distanza. Roba che Einstein chiamava “azione spettrale a distanza” e che ancora oggi fa venire il mal di testa a parecchi fisici.

Ghost imaging: ricostruire immagini con la luce quantistica del sole

La parte davvero sorprendente non è solo aver generato queste coppie di fotoni con la luce solare, ma averle usate per qualcosa di concreto. Il team ha dimostrato che i fotoni correlati prodotti dal sole sono abbastanza “buoni” da eseguire il cosiddetto ghost imaging. Si tratta di una tecnica affascinante in cui un’immagine viene ricostruita senza che la luce usata per formarla abbia mai toccato direttamente l’oggetto fotografato. L’informazione viaggia attraverso le correlazioni quantistiche tra le due particelle della coppia. Una delle due interagisce con l’oggetto, l’altra viene misurata separatamente, e combinando i dati si ottiene l’immagine.

I risultati hanno mostrato una qualità delle immagini molto vicina a quella ottenuta con i classici sistemi laser da laboratorio. I ricercatori sono riusciti perfino a ricostruire figure dettagliate, tra cui quella che hanno battezzato “ghost face”, un volto fantasma. Il gioco di parole con il nome della tecnica è evidente, ma il risultato scientifico è tutt’altro che uno scherzo.

Perché questa scoperta conta davvero

Quello che rende questa ricerca così rilevante è il cambio di paradigma che suggerisce. Se la generazione di fotoni quantistici può avvenire con la luce del sole, si apre la strada a tecnologie quantistiche più accessibili, meno dipendenti da apparecchiature proibitive. Non si parla di sostituire domani i laser nei laboratori, ma di esplorare applicazioni in contesti dove portarsi dietro un setup complesso sarebbe impensabile. Sensori remoti, comunicazioni quantistiche in aree isolate, dispositivi a basso costo per la ricerca scientifica nei paesi in via di sviluppo.

La luce solare, che è per definizione caotica e incoerente rispetto a un fascio laser, sembrava del tutto inadatta a questo scopo. E invece, con l’ingegneria giusta, anche il sole può diventare una sorgente quantistica. È uno di quei risultati che ricordano come la scienza, ogni tanto, riesca a trasformare un limite apparente in un’opportunità concreta.

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Qualcosa di davvero strano sta succedendo dentro i superconduttori, e gli scienziati lo hanno appena visto con i propri occhi per la prima volta. Un gruppo di ricercatori ha fotografato direttamente il comportamento quantistico delle particelle accoppiate in un sistema che replica la superconduttività, scoprendo una sorta di “danza” coordinata tra le coppie che nessuna teoria esistente aveva mai previsto. Risultato pubblicato il 15 aprile 2026 su Physical Review Letters, frutto della collaborazione tra fisici sperimentali del CNRS francese e teorici del Flatiron Institute della Simons Foundation.

Il punto è questo: nella superconduttività classica, gli elettroni si accoppiano e si muovono insieme, permettendo alla corrente elettrica di scorrere senza alcuna resistenza. La teoria che spiega tutto questo, la celebre teoria BCS (dai nomi di Bardeen, Cooper e Schrieffer, premiata con il Nobel), dice che queste coppie agiscono in modo indipendente l’una dall’altra. Ognuna per conto suo, senza influenzarsi a vicenda. Ecco, questa nuova osservazione racconta una storia completamente diversa.

Come hanno osservato quello che nessuno aveva mai visto

Per riuscire nell’impresa, il team ha usato un gas di atomi di litio raffreddato a pochi miliardesimi di grado sopra lo zero assoluto. A temperature così estreme, gli atomi si comportano come fermioni, la stessa categoria di particelle degli elettroni, il che li rende perfetti sostituti per studiare la superconduttività in un ambiente ultra controllato. Grazie a una tecnica di imaging sviluppata appositamente, i ricercatori hanno catturato istantanee dettagliate delle posizioni di ogni coppia di atomi.

E qui arriva la sorpresa. Le coppie non erano distribuite a caso. Ogni coppia manteneva una distanza precisa dalle altre, come ballerini su una pista che evitano di scontrarsi tra loro. Un comportamento coordinato, una correlazione spaziale che la teoria BCS semplicemente non contempla.

“Il nostro esperimento ha mostrato che qualcosa manca qualitativamente da questa teoria,” ha spiegato Tarik Yefsah del Laboratoire Kastler Brossel al CNRS di Parigi. La metafora che usa è efficace: la teoria BCS è come guardare una sala da ballo dall’esterno, sentendo la musica e vedendo i ballerini uscire, senza sapere cosa succede davvero dentro. Con questo nuovo approccio, è come aver piazzato una telecamera grandangolare nel cuore della sala.

Perché questa scoperta può cambiare tutto

Le simulazioni quantistiche condotte da Shiwei Zhang del Flatiron Institute e dal suo ex collaboratore Yuan Yao He hanno confermato punto per punto i dati sperimentali, inclusa la spaziatura tra le coppie “danzanti”. Non si tratta quindi di un artefatto o di un’anomalia strumentale. È un fenomeno reale, robusto, riproducibile.

E le implicazioni sono enormi. Capire meglio come funziona la superconduttività a livello fondamentale è il primo passo per progettare materiali che possano supercondurre a temperature più alte. Negli anni Ottanta furono scoperti i cosiddetti superconduttori ad alta temperatura, che funzionano attorno ai meno 196 gradi Celsius (la temperatura dell’azoto liquido). Ancora oggi, però, nessuno sa spiegare fino in fondo perché funzionino a quelle temperature relativamente “calde”. Il sogno resta quello di arrivare a superconduttori che operino a temperatura ambiente, il che rivoluzionerebbe le reti energetiche, l’elettronica e il calcolo quantistico.

“Comprendendo questo caso semplice, possiamo affinare i nostri strumenti per studiare sistemi più complessi,” ha detto Zhang. “E i sistemi più complessi sono quelli dove cerchiamo nuove fasi della materia, che in passato hanno dato origine a molte scoperte tecnologiche fondamentali.”

Quella danza quantistica dentro i superconduttori, insomma, potrebbe essere la chiave per sbloccare tecnologie che oggi sembrano ancora fantascienza. E adesso, per la prima volta, qualcuno l’ha vista davvero.

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