Un gruppo di ricercatori è riuscito a filmare il momento esatto in cui un laser ad alta potenza colpisce un filo di rame e lo trasforma in plasma, quello stato estremo della materia fatto di particelle cariche a temperature di milioni di gradi. Il tutto avviene in trilionesimi di secondo, una scala temporale così ridotta da sembrare quasi inconcepibile. Eppure, grazie alla combinazione di due sistemi laser all’avanguardia, gli scienziati dell’Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) sono riusciti a catturare ogni fase di questo processo con un livello di dettaglio mai raggiunto prima. Lo studio, pubblicato su Nature Communications, apre scenari concreti per il futuro della fusione laser.

Ma come funziona, in pratica? Il primo laser ottico ad alta intensità colpisce un sottilissimo filo di rame, spesso circa un settimo di un capello umano, scaricando un’energia mostruosa: circa 250 trilioni di megawatt per centimetro quadrato concentrati in un istante brevissimo. Condizioni del genere, normalmente, si trovano solo in ambienti cosmici estremi, vicino a stelle di neutroni o durante esplosioni di raggi gamma. Il rame si vaporizza all’istante e si forma un plasma a milioni di gradi, con gli atomi che perdono decine di elettroni e diventano ioni altamente carichi. A quel punto entra in gioco il secondo laser, un impulso di raggi X generato dallo European XFEL, che funziona come una sorta di flash fotografico ultraveloce. Registrando l’interazione tra questi raggi X e il plasma, i ricercatori hanno ottenuto una sequenza di istantanee, fotogramma dopo fotogramma, dell’evoluzione del plasma stesso.

Ioni di rame con 22 elettroni in meno: la precisione che non esisteva

Gli impulsi X sono stati calibrati per interagire con gli ioni Cu²²⁺, cioè atomi di rame che hanno perso ben 22 elettroni. L’energia dei fotoni, pari a 8,2 kiloelettronvolt, corrisponde esattamente a una specifica transizione elettronica di questi ioni, un fenomeno noto come assorbimento risonante. Dopo aver assorbito i raggi X, gli ioni emettono a loro volta una radiazione X caratteristica, e proprio misurando questa emissione stimolata nel tempo i ricercatori hanno potuto contare quanti ioni Cu²²⁺ fossero presenti nel plasma in ogni istante.

I risultati raccontano una storia chiara e rapida. Subito dopo l’impatto del laser, gli ioni Cu²²⁺ iniziano a formarsi. Il loro numero cresce velocemente e raggiunge il picco dopo circa due picosecondi e mezzo. Poi comincia la ricombinazione: gli elettroni, che nel frattempo si sono propagati come un’onda attraverso il materiale strappando altri elettroni agli atomi vicini, perdono energia e vengono gradualmente ricatturati dagli ioni. Nel giro di una decina di picosecondi, gli ioni altamente carichi scompaiono del tutto e gli atomi tornano a uno stato neutro.

Perché tutto questo conta per la fusione laser

Le simulazioni al computer hanno confermato il quadro sperimentale, aiutando a comprendere la dinamica delle onde di elettroni che guidano l’intero processo di ionizzazione. Ma il punto più interessante riguarda le applicazioni future. La fusione laser si basa proprio su plasmi estremamente caldi riscaldati da laser e dalle conseguenti onde elettroniche. Capire con questa precisione come si forma e si evolve il plasma significa poter affinare le simulazioni necessarie a progettare reattori a fusione laser più efficienti e affidabili.

Nessuno aveva mai osservato questo tipo di ionizzazione con tanta precisione, come hanno sottolineato gli stessi autori dello studio. È il genere di risultato che non cambia il mondo domani mattina, ma che posa un mattone fondamentale per una tecnologia energetica che potrebbe ridefinire il futuro. E tutto parte da un filo di rame più sottile di un capello, colpito da un lampo di luce che dura meno di quanto qualsiasi orologio comune possa misurare.

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Dai laboratori del MIT arriva una scoperta che potrebbe cambiare radicalmente il modo in cui si studiano le malattie neurologiche: la luce laser caotica, quella che normalmente si disperde in modo disordinato, può auto organizzarsi in un fascio estremamente preciso, utile per ottenere immagini 3D del cervello a velocità mai raggiunte prima. Sembra quasi un paradosso, eppure funziona. E funziona dannatamente bene.

Il gruppo di ricerca, guidato dalla professoressa Sixian You del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica del MIT, ha pubblicato i risultati sulla rivista Nature Methods il 28 aprile 2026. Il punto di partenza è stato un comportamento del tutto inaspettato. Mentre il ricercatore Honghao Cao aumentava progressivamente la potenza di un laser all’interno di una fibra ottica multimodale, invece di ottenere una dispersione sempre più caotica della luce, ha osservato l’esatto opposto: il fascio si è concentrato spontaneamente in quello che il team ha ribattezzato pencil beam, un raggio sottilissimo e focalizzato come la punta di una matita.

Nessuno se lo aspettava. La convinzione diffusa nel settore era che aumentare la potenza avrebbe inevitabilmente peggiorato il caos luminoso. E invece no. Come ha spiegato You stessa, il team ha seguito le evidenze, ha accettato l’incertezza e ha lasciato che la luce trovasse da sola una soluzione nuova per il bioimaging.

Come nasce questo fascio che si organizza da solo

Per riprodurre l’effetto in modo controllato, i ricercatori hanno individuato due condizioni fondamentali. La prima: il laser deve entrare nella fibra con un allineamento perfetto, a zero gradi, molto più rigoroso rispetto alla pratica standard. La seconda: la potenza deve essere spinta fino al punto in cui la luce inizia a interagire direttamente con il vetro della fibra. A quel livello critico, la non linearità del materiale riesce a contrastare il disordine intrinseco, creando un equilibrio che trasforma il fascio in ingresso in un raggio auto organizzato, stabile e ultrarapido.

Il bello è che non servono componenti ottici personalizzati o competenze ultra specialistiche. Come ha sottolineato You, il metodo si può applicare con un setup ottico normale. Questo lo rende potenzialmente accessibile a molti più laboratori rispetto alle tecniche tradizionali.

Immagini della barriera emato encefalica 25 volte più veloci

Ma a cosa serve concretamente tutto questo? La risposta sta nell’applicazione pratica che il team ha dimostrato: l’imaging della barriera emato encefalica umana. Questa struttura, composta da un fitto strato di cellule, protegge il cervello dalle sostanze nocive ma allo stesso tempo blocca l’ingresso di molti farmaci. Capire se e come un trattamento riesce ad attraversarla è cruciale per lo sviluppo di terapie contro malattie come l’Alzheimer o la SLA.

Con il nuovo approccio basato sul pencil beam, il gruppo del MIT ha prodotto immagini 3D ad alta risoluzione circa 25 volte più velocemente rispetto ai metodi attuali considerati il riferimento nel campo. E non è tutto: la tecnica consente di osservare in tempo reale come le singole cellule assorbono i farmaci, senza bisogno di marcatori fluorescenti. Un vantaggio enorme, come ha evidenziato il professor Roger Kamm, perché per la prima volta è possibile visualizzare l’ingresso dei farmaci nel cervello e identificare la velocità con cui specifici tipi cellulari li internalizzano.

I prossimi passi del team prevedono di approfondire la fisica alla base di questo fenomeno di auto organizzazione e di estendere il metodo ad altre applicazioni, come l’imaging dei neuroni. La ricerca è stata finanziata, tra gli altri, dalla National Science Foundation e dalla Silicon Valley Community Foundation. Quello che fino a poco tempo fa sembrava solo rumore luminoso potrebbe presto diventare uno degli strumenti più potenti a disposizione della ricerca biomedica.

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I tornado ottici sono appena diventati realtà, e la cosa più sorprendente è il modo in cui ci si è arrivati. Un gruppo di scienziati è riuscito a creare dei fasci di luce che si avvitano su se stessi, proprio come piccoli vortici, utilizzando un sistema basato su cristalli liquidi che ha del geniale nella sua semplicità. Niente nanotecnologie ultracomplesse, niente apparecchiature da laboratorio fantascientifico. Solo strutture che si organizzano da sole e fanno il lavoro sporco al posto nostro.

Il punto di partenza sono i cosiddetti toron, strutture tridimensionali che si formano spontaneamente all’interno dei cristalli liquidi. Questi toron funzionano come delle trappole per la luce: la catturano e la costringono a spiralare, a ruotare in schemi complessi che fino a poco tempo fa richiedevano dispositivi molto più sofisticati per essere ottenuti. Il bello è che tutto questo avviene sfruttando la naturale tendenza dei cristalli liquidi ad auto organizzarsi, senza bisogno di forzature esterne particolari.

Perché questi tornado ottici cambiano le regole del gioco

La vera notizia nella notizia, quella che ha fatto drizzare le orecchie alla comunità scientifica, riguarda lo stato energetico in cui tutto questo accade. I ricercatori sono riusciti a generare questi tornado ottici nello stato più stabile e a più bassa energia della luce. Tradotto in parole semplici: produrre fasci con queste proprietà diventa enormemente più facile e pratico. Si apre la strada alla creazione di fasci laser con caratteristiche di rotazione che prima erano accessibili solo attraverso percorsi tecnologici tortuosi e costosi.

Quando si parla di luce che ruota, si entra nel territorio del cosiddetto momento angolare orbitale, una proprietà che ha applicazioni potenziali enormi: dalle telecomunicazioni ottiche di nuova generazione alla manipolazione di particelle microscopiche, fino alla microscopia avanzata. Il fatto che ora si possano ottenere questi tornado ottici con un setup relativamente semplice rende queste applicazioni molto più vicine alla realtà quotidiana della ricerca e, un domani, della tecnologia commerciale.

Un approccio che ribalta le aspettative

C’è qualcosa di poetico nel fatto che una delle scoperte più eleganti nel campo dell’ottica recente arrivi non da un aumento di complessità, ma da una sua riduzione. I cristalli liquidi li conosciamo tutti, anche se magari non ce ne rendiamo conto: sono la tecnologia dietro gli schermi dei nostri dispositivi. Scoprire che possono anche generare vortici di luce controllati, sfruttando strutture che si assemblano da sole, è il tipo di risultato che ricorda quanto la fisica sappia ancora sorprendere. I tornado ottici, insomma, non sono più un esperimento da fantascienza. Sono qui, e sono nati da qualcosa che avevamo già sotto gli occhi.

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Scolpire il volto di Albert Einstein su un cristallo grande quanto un fiocco di polvere, senza toccare fisicamente il materiale. Sembra fantascienza, eppure è esattamente quello che un gruppo di ricercatori ha appena dimostrato. La tecnica si basa su un materiale chiamato arseniuro di trisolfuro (As₂S₃), un semiconduttore cristallino che reagisce alla luce in modo così potente da poter essere modellato, deformato e riscritto otticamente con una precisione sbalorditiva. Il risultato? Un ritratto nanometrico di Einstein inciso con punti distanziati appena 700 nanometri l’uno dall’altro, usando un normalissimo laser a onda continua da 532 nm. Niente camere bianche, niente laser a femtosecondi da centinaia di migliaia di euro. Solo luce.

La ricerca arriva dal centro XPANCEO Emerging Technologies Research Center, in collaborazione con il premio Nobel Konstantin Novoselov (Università di Manchester e National University of Singapore), ed è stata pubblicata sui Proceedings of the National Academy of Sciences nell’aprile 2026.

Perché questo cristallo è così speciale

Il cuore della scoperta sta in una proprietà chiamata fotorefrattività. Quando la luce colpisce l’arseniuro di trisolfuro, il suo indice di rifrazione cambia in modo permanente. E non di poco: la variazione raggiunge valori fino a Δn ≈ 0,3, un numero enorme se paragonato ai materiali fotorefrattivi più noti. Questo significa che la luce può letteralmente riscrivere il comportamento ottico del cristallo, definendo come guida, piega e confina i fasci luminosi al suo interno.

In pratica, invece di fabbricare componenti ottici attraverso processi industriali complessi, si può scrivere direttamente con la luce la funzione desiderata nel materiale. Le applicazioni sono vastissime: dai circuiti fotonici alle guide d’onda per occhiali a realtà aumentata, passando per sensori miniaturizzati e sistemi anticontraffazione.

A proposito di anticontraffazione: i pattern creati su questo cristallo funzionano come vere e proprie impronte digitali ottiche. Sono incorporati nel materiale trasparente, difficilissimi da replicare e leggibili con strumenti ottici standard. La risoluzione raggiunta negli esperimenti arriva fino a circa 50.000 punti per pollice, con spaziatura di 500 nanometri tra un punto e l’altro. Numeri che rendono possibile creare firme ottiche praticamente impossibili da falsificare.

Oltre il ritratto: un materiale che si espande con la luce

La fotorefrattività non è l’unico asso nella manica dell’arseniuro di trisolfuro. Il materiale, esposto alla luce, si espande fisicamente fino al 5%. Questa fotoespansione permette di creare strutture tridimensionali come microlenti e reticoli di diffrazione direttamente sulla superficie del cristallo, senza alcun processo meccanico.

Valentyn Volkov, fondatore e CTO di XPANCEO, ha spiegato la portata della scoperta in termini piuttosto chiari: identificare cristalli naturali con questo livello di sensibilità alla luce significa fornire i mattoni fondamentali per una nuova generazione di tecnologie guidate interamente dalla luce anziché dall’elettricità. Si parla di lenti a contatto intelligenti, guide d’onda ad ampio campo visivo, sensori nanometrici.

Il ritratto di Einstein su quel minuscolo cristallo, alla fine, è molto più di una dimostrazione estetica. È la prova concreta che la luce può diventare uno strumento di fabbricazione potente, economico e incredibilmente preciso. E che un materiale relativamente semplice potrebbe cambiare le regole del gioco nella fotonica di nuova generazione.

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Fotografare qualcosa che accade in un trilionesimo di secondo sembrava fantascienza fino a poco tempo fa. Eppure un gruppo di ricercatori della East China Normal University ha appena presentato una tecnica di imaging ultraveloce che riesce esattamente in questa impresa, aprendo una finestra su fenomeni fisici che nessuno aveva mai potuto osservare con tanta precisione. Il metodo si chiama CST-CMFI, acronimo di compressed spectral-temporal coherent modulation femtosecond imaging, e promette di rivoluzionare il modo in cui la scienza studia la materia nei suoi momenti più fugaci.

Il punto di partenza è semplice da capire, anche se la tecnologia dietro è tutt’altro che banale. Quando si parla di eventi che durano poche centinaia di femtosecondi, cioè frazioni di tempo così piccole da sfuggire a qualsiasi telecamera tradizionale, serve qualcosa di radicalmente diverso. Le tecniche precedenti riuscivano al massimo a registrare variazioni di luminosità. Questa nuova metodologia, invece, cattura anche le informazioni di fase della luce, ovvero il modo in cui la luce cambia direzione e velocità attraversando un materiale. E lo fa tutto in un singolo scatto, senza bisogno di ripetere l’esperimento.

Come ha spiegato Yunhua Yao, a capo del gruppo di ricerca, la tecnica permette di seguire l’evoluzione completa di un oggetto, sia nella sua luminosità sia nella sua struttura interna. Un salto enorme per chi lavora in fisica, chimica, biologia e scienza dei materiali. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Optica nell’aprile 2026.

Come funziona il sistema e cosa ha già dimostrato

Il cuore del sistema CST-CMFI utilizza un impulso laser chirped, composto da diverse lunghezze d’onda che arrivano in momenti leggermente diversi. Ogni lunghezza d’onda corrisponde a un istante preciso, creando una sorta di collegamento diretto tra tempo e colore. Quando questo impulso interagisce con un evento ultrarapido, la luce diffusa porta con sé informazioni spaziali, spettrali e di fase. Una rete neurale addestrata con modelli fisici separa poi i dati, ricostruendo sia l’intensità sia la fase nel tempo. Il risultato finale è una sequenza di fotogrammi che forma un vero e proprio filmato ultraveloce.

Per mettere alla prova la tecnica, i ricercatori hanno osservato due fenomeni concreti. Il primo riguardava la formazione di plasma in acqua generato da un impulso laser al femtosecondo. Capire come si forma e si evolve questo plasma ha implicazioni dirette per applicazioni mediche basate su laser. Il secondo esperimento ha studiato il comportamento dei portatori di carica nel ZnSe, un semiconduttore usato in dispositivi ottici ed elettronici. In quest’ultimo caso, il sistema CST-CMFI ha rilevato variazioni di fase anche quando non c’erano cambiamenti significativi di luminosità, dimostrando una sensibilità superiore rispetto ai metodi tradizionali.

Prospettive future per l’imaging ultraveloce

Le applicazioni potenziali vanno ben oltre il laboratorio. Yao ha sottolineato come questa tecnologia potrebbe migliorare i laser ad alta potenza utilizzati nella ricerca sull’energia pulita, nella manifattura avanzata e nella strumentazione scientifica. Potrebbe anche contribuire allo sviluppo di celle solari più efficienti e dispositivi elettronici più veloci, grazie a una comprensione più profonda del comportamento dei materiali su scale temporali estremamente ridotte.

Il prossimo passo del team prevede di combinare il sistema CST-CMFI con la fotografia ultraveloce compressiva, separando le informazioni spettrali da quelle temporali. Questo renderebbe la tecnica ancora più versatile e adatta a studiare fenomeni come le transizioni di fase ultrarapide e le dinamiche alle interfacce tra materiali diversi. Quando una tecnologia riesce a rendere visibile ciò che per definizione è invisibile, le possibilità diventano davvero difficili da circoscrivere.

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La comunicazione wireless ottica potrebbe cambiare radicalmente il modo in cui ci si connette a internet negli spazi chiusi. Un gruppo di ricercatori ha messo a punto un trasmettitore basato su laser miniaturizzati capace di raggiungere velocità superiori ai 360 gigabit al secondo, consumando circa la metà dell’energia rispetto alle attuali tecnologie Wi-Fi. Lo studio, pubblicato sulla rivista Advanced Photonics Nexus nell’aprile 2026, apre scenari che fino a poco tempo fa sembravano fantascienza. Eppure il principio è quasi banale nella sua eleganza: usare la luce al posto delle onde radio per trasmettere dati.

Il cuore del sistema è un chip minuscolo, più piccolo di un millimetro, che ospita una griglia 5×5 di laser VCSEL a emissione superficiale. Ogni singolo laser può essere controllato in modo indipendente e trasmettere il proprio flusso di dati. Facendoli funzionare tutti insieme, la capacità totale esplode rispetto a quella di una sorgente luminosa singola. Nei test condotti su un collegamento ottico in aria libera di due metri, 21 laser su 25 erano attivi contemporaneamente. Ciascuno ha raggiunto velocità tra i 13 e i 19 Gbps, per un totale combinato di 362,7 gigabit al secondo. Si tratta di uno dei risultati più alti mai registrati per un trasmettitore ottico wireless su chip abbinato a un ricevitore in spazio libero.

Come si evitano le interferenze tra i fasci di luce

Quando si usano molti fasci luminosi in contemporanea, il rischio più grosso è la sovrapposizione, che genera interferenze. Per aggirare il problema, il team ha progettato un sistema ottico che modella e dirige ogni fascio con estrema precisione. Una matrice di microlenti allinea la luce di ciascun laser, mentre lenti aggiuntive organizzano i fasci in una griglia strutturata di aree quadrate sulla superficie ricevente. I test hanno mostrato un’uniformità della distribuzione luminosa superiore al 90% a due metri di distanza. Questo consente di assegnare fasci diversi a utenti o dispositivi diversi nella stessa stanza, senza che le connessioni si disturbino a vicenda. In una prova con quattro fasci simultanei, ogni collegamento è rimasto stabile, con una velocità combinata di circa 22 Gbps.

Meno energia, più velocità: il vantaggio concreto rispetto al Wi-Fi

Il dato forse più interessante per chi guarda al futuro delle reti riguarda l’efficienza energetica. Le misurazioni hanno evidenziato un consumo di circa 1,4 nanojoule per bit trasmesso, grossomodo la metà rispetto alle migliori tecnologie Wi-Fi in condizioni simili. In un’epoca in cui la domanda di dati wireless cresce senza sosta, dimezzare il consumo per bit non è un dettaglio trascurabile, né dal punto di vista economico né da quello ambientale.

Va detto chiaramente: la comunicazione wireless ottica non nasce per sostituire il Wi-Fi o le reti cellulari. L’idea è farla lavorare a fianco di queste tecnologie, scaricando il traffico più pesante negli ambienti indoor come uffici, ospedali, data center e spazi pubblici affollati. In prospettiva, sistemi simili potrebbero essere integrati nei soffitti, negli impianti di illuminazione o nei punti di accesso wireless, offrendo connessioni veloci, sicure e a basso consumo a molti utenti in contemporanea. Combinare array di laser compatti, trasmissione ad alta velocità e controllo ottico di precisione rappresenta una strada concreta verso le reti wireless indoor di nuova generazione, capaci di prestazioni nettamente superiori senza far lievitare i consumi energetici.

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Misurare la gravità con una precisione mai raggiunta prima. Sembra fantascienza, eppure è esattamente quello che promette il nuovo phonon laser sviluppato da un gruppo di scienziati della University of Rochester e del Rochester Institute of Technology. E no, non si tratta di un laser tradizionale, di quelli che sparano fasci di luce. Qui parliamo di qualcosa di diverso, più sottile: un laser che lavora con il suono. O meglio, con le vibrazioni a livello quantistico.

Facciamo un passo indietro. I laser classici funzionano controllando i fotoni, cioè le particelle di luce. Da qualche anno, però, la ricerca si è spostata su un terreno nuovo: i fononi, che in sostanza sono minuscole unità di vibrazione. Riuscire a controllarli significa aprire la porta a effetti quantistici parecchio interessanti, come l’entanglement. Il team guidato da Nick Vamivakas, professore di Fisica Ottica a Rochester, aveva già dimostrato nel 2019 che era possibile intrappolare e far levitare vibrazioni usando una pinzetta ottica nel vuoto. Ma c’era un problema enorme da risolvere prima di poter usare tutto questo per misurazioni di precisione.

Il nemico numero uno: il rumore

Ogni laser, anche quello più sofisticato, ha a che fare con il rumore. Quelle fluttuazioni indesiderate che disturbano il segnale e fanno perdere accuratezza. A occhio nudo un fascio laser sembra perfettamente stabile, ma in realtà oscilla parecchio. Vamivakas lo spiega in modo piuttosto diretto: spingendo e tirando il phonon laser con la luce nel modo giusto, si riesce a ridurre quella fluttuazione in maniera significativa.

La tecnica utilizzata si chiama squeezing, e serve a comprimere il rumore termico naturale presente nel sistema. Abbassare quel rumore vuol dire ottenere misurazioni molto più pulite. Secondo i risultati pubblicati su Nature Communications, questo approccio permette di misurare l’accelerazione con una precisione superiore rispetto ai metodi basati su laser ottici tradizionali o sulle tecnologie a radiofrequenza. Non è un miglioramento marginale: è un salto di qualità.

Dalla fisica fondamentale alla navigazione senza satelliti

Le applicazioni pratiche del phonon laser vanno ben oltre il laboratorio. Con questo livello di precisione, diventa possibile studiare la gravità e altre forze fondamentali in modi finora impensabili. Ma la cosa che probabilmente colpisce di più è l’impatto potenziale sui sistemi di navigazione. Già da tempo si parla di bussole quantistiche, dispositivi capaci di orientarsi senza bisogno del GPS e impossibili da disturbare o ingannare. Il phonon laser potrebbe essere proprio il tassello mancante per rendere questi concetti qualcosa di concreto.

La ricerca, sostenuta dalla National Science Foundation, rappresenta un punto di svolta per chi lavora nel campo della fisica quantistica applicata. Non si tratta solo di capire meglio come funziona l’universo a scale infinitesimali. Si tratta di costruire strumenti che un giorno potrebbero sostituire tecnologie su cui oggi facciamo affidamento quotidiano. Il phonon laser, insomma, è una di quelle innovazioni che partono da un laboratorio universitario e finiscono per cambiare le regole del gioco.

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La comunicazione quantistica potrebbe presto fare un salto enorme grazie a un materiale che nessuno si aspettava: il vetro. Un gruppo di ricercatori dell’Università di Padova, del Politecnico di Milano e dell’Istituto CNR per la Fotonica e le Nanotecnologie ha dimostrato che un semplice chip in vetro borosilicato, inciso con un laser a femtosecondi, può funzionare come un dispositivo di sicurezza quantistica ad alte prestazioni. Lo studio, pubblicato sulla rivista Advanced Photonics nel marzo 2026, apre scenari piuttosto concreti per chi si preoccupa della vulnerabilità dei sistemi crittografici attuali di fronte alla crescita dei computer quantistici.

Il punto è questo: man mano che i computer quantistici diventano più potenti, i metodi di crittografia tradizionali rischiano di diventare carta straccia. La crittografia quantistica rappresenta una delle risposte più solide a questo problema, perché si basa sulle leggi della fisica e non sulla complessità matematica. Ma finora servivano dispositivi complicati, costosi e poco pratici. Ed è qui che entra in gioco il vetro.

Perché il vetro batte il silicio nella fotonica quantistica

La maggior parte dei ricevitori integrati per la comunicazione quantistica è realizzata in silicio. Funziona, certo, ma il silicio ha dei limiti: è sensibile alla polarizzazione della luce e tende ad avere perdite ottiche più elevate. Due problemi che, quando si lavora con segnali quantistici debolissimi, diventano ostacoli seri.

Il vetro borosilicato, al contrario, è naturalmente insensibile alla polarizzazione, molto stabile e consente di scrivere guide d’onda tridimensionali con perdite minime. Usando la tecnica della scrittura laser a femtosecondi, il team ha creato un circuito fotonico direttamente dentro il materiale. Niente processi di fabbricazione da semiconduttore, niente costi esorbitanti. Il risultato è un ricevitore eterodina completamente accordabile che include divisori di fascio fissi e regolabili, sfasatori termo ottici per il controllo elettrico di precisione, incroci tridimensionali delle guide d’onda e accoppiatori direzionali indipendenti dalla polarizzazione.

Le prestazioni parlano chiaro: perdita di inserzione bassissima (circa 1 dB), funzionamento stabile per oltre 8 ore, rapporto di reiezione del modo comune superiore a 73 dB. Numeri che eguagliano o superano quelli dei migliori ricevitori fotonici in silicio.

Un solo chip, due tecnologie quantistiche da record

La cosa davvero notevole è che questo singolo chip in vetro riesce a gestire due applicazioni diverse senza bisogno di hardware separato. Come generatore quantistico di numeri casuali (QRNG), il dispositivo ha raggiunto una velocità di generazione sicura di 42,7 Gbit/s, un record per questa categoria di sistemi. Lo stesso chip è stato poi utilizzato per un protocollo di distribuzione quantistica delle chiavi (QKD) basato su modulazione QPSK, raggiungendo un tasso di chiave segreta di 3,2 Mbit/s su un collegamento in fibra simulato di 9,3 chilometri.

Oltre ai numeri, quello che conta è la prospettiva. Il vetro è economico, resistente alle variazioni di temperatura e agli stress meccanici, e si accoppia facilmente con le fibre ottiche standard delle telecomunicazioni. Tutte caratteristiche che lo rendono adatto non solo ai laboratori ma anche a infrastrutture reali, comprese potenziali applicazioni nello spazio. La comunicazione quantistica su scala globale richiede esattamente questo tipo di piattaforma: robusta, versatile e scalabile. E a quanto pare, la risposta era sotto gli occhi di tutti, nascosta dentro un pezzo di vetro.

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La batteria quantistica non è più solo un concetto teorico da manuale di fisica. Un gruppo di ricercatori australiani ha costruito e testato quello che viene considerato il primo prototipo funzionante al mondo, aprendo scenari davvero affascinanti per il futuro dell’accumulo energetico. E la cosa più sorprendente? Più il sistema diventa grande, più diventa efficiente. Esattamente il contrario di quanto succede con le batterie tradizionali.

Il progetto è stato portato avanti dal CSIRO insieme alla University of Melbourne e al RMIT, con i risultati pubblicati sulla rivista Nature Light: Science & Applications nel marzo 2026. A differenza delle batterie convenzionali, che funzionano grazie a reazioni chimiche, la batteria quantistica sfrutta le proprietà della meccanica quantistica per assorbire energia in modo radicalmente diverso. Come ha spiegato il professor associato James Hutchison, il sistema cattura la luce in un unico evento gigante chiamato “super assorbimento”, e questo permette una ricarica enormemente più rapida.

Test con laser ultraveloci confermano le prestazioni

Per verificare che il prototipo funzionasse davvero, il team ha utilizzato l’Ultrafast Laser Laboratory della University of Melbourne, all’interno della Scuola di Chimica. Tecniche avanzate di spettroscopia hanno permesso di osservare e confermare il comportamento di ricarica ultraveloce della batteria quantistica. Il professor Trevor Smith ha sottolineato come le capacità uniche del laboratorio, tra cui amplificatori laser a femtosecondi e amplificatori parametrici ottici, siano state fondamentali per registrare segnali su scale temporali estremamente ridotte.

Parliamoci chiaro: siamo ancora nella fase del proof of concept. Nessuno sta dicendo che domani caricheremo lo smartphone in mezzo secondo. Però il fatto che un principio fisico teorizzato da anni sia stato finalmente dimostrato in laboratorio rappresenta un passo enorme. E quel dettaglio controintuitivo, cioè che la batteria quantistica diventa più veloce man mano che cresce di dimensioni, potrebbe cambiare le regole del gioco quando si parla di scalabilità nelle tecnologie energetiche.

Cosa significa per il futuro dell’energia

Il dottor James Quach, responsabile scientifico per le tecnologie quantistiche al CSIRO e progettista del prototipo, ha dichiarato che i risultati confermano il potenziale delle batterie quantistiche nel raggiungere una ricarica rapida e scalabile a temperatura ambiente. Un aspetto tutt’altro che scontato, perché molti fenomeni quantistici richiedono condizioni estreme per manifestarsi.

Il prossimo obiettivo del team? Estendere il tempo di conservazione dell’energia immagazzinata. Perché una batteria che si carica in un lampo ma si scarica altrettanto velocemente non sarebbe poi così utile. Il lavoro da fare resta tanto, ma la direzione è tracciata. E se questa tecnologia dovesse maturare nei prossimi anni, potremmo trovarci davanti a dispositivi, veicoli e infrastrutture energetiche capaci di ricaricarsi in tempi oggi impensabili. La batteria quantistica, insomma, non è più fantascienza. È scienza, punto.

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La stampa 3D del carburo di tungsteno sembrava fino a poco tempo fa un traguardo lontanissimo. Parliamo di uno dei materiali più duri sulla faccia della Terra, usato ovunque serva resistenza estrema all’usura: utensili da taglio, punte per perforazione, strumenti da costruzione. Il problema è che produrlo costa tantissimo, spreca materie prime pregiate e richiede processi ad alta pressione tutt’altro che efficienti. Un gruppo di ricercatori della Hiroshima University, in collaborazione con la Mitsubishi Materials, ha però trovato una strada nuova. E piuttosto elegante, a dire il vero.

Lo studio, pubblicato sull’International Journal of Refractory Metals and Hard Materials (numero di aprile 2026), descrive un metodo di produzione additiva che sfrutta una tecnica chiamata irradiazione laser a filo caldo. Il concetto di fondo è semplice da capire, anche se la realizzazione è tutt’altro che banale: invece di fondere completamente i metalli, li si ammorbidisce. Questo consente di depositare il carburo di tungsteno e cobalto (la sigla tecnica è WC-Co) esattamente dove serve, senza gli sprechi enormi tipici della metallurgia tradizionale delle polveri.

Come funziona il processo e perché cambia le regole del gioco

Nel metodo convenzionale, le polveri di tungsteno e cobalto vengono compresse ad alta pressione e poi riscaldate in forni di sinterizzazione. Funziona, certo, ma il rendimento rispetto alla quantità di materia prima impiegata lascia parecchio a desiderare. Il team giapponese ha testato due strategie diverse. In una, la barra di carburo cementato guida la direzione di fabbricazione mentre il laser colpisce direttamente la sua parte superiore. Nell’altra, è il laser a guidare il processo, dirigendo l’energia tra la base della barra e il materiale di supporto in ferro.

Nessuna delle due strade è perfetta al primo tentativo. La tecnica con la barra in testa ha causato una decomposizione del WC nella parte alta della struttura, creando difetti. Quella guidata dal laser, invece, faceva fatica a mantenere la durezza necessaria. La soluzione? L’introduzione di uno strato intermedio in lega di nichel, combinato con un controllo molto preciso delle temperature. Sopra il punto di fusione del cobalto, sotto la soglia di crescita dei grani. Un equilibrio sottile, ma che ha funzionato.

Risultati concreti e prospettive future

I campioni prodotti hanno raggiunto una durezza superiore ai 1400 HV, un valore che colloca il materiale appena sotto diamante e zaffiro nella scala dei materiali più resistenti usati nell’industria. E soprattutto, senza difetti strutturali rilevanti. Non è poco, considerando che si parla di un processo di stampa 3D e non di una lavorazione tradizionale consolidata da decenni.

Come ha spiegato Keita Marumoto, professore assistente a Hiroshima, l’approccio di formare materiali metallici ammorbidendoli anziché fondendoli completamente rappresenta qualcosa di genuinamente nuovo. E non si applica solo ai carburi cementati: potenzialmente, la stessa logica potrebbe estendersi ad altri materiali difficili da lavorare.

I prossimi passi riguardano la riduzione delle cricche durante la fabbricazione e la possibilità di creare forme più complesse. L’obiettivo dichiarato è arrivare a stampare in 3D utensili da taglio funzionali, riducendo drasticamente lo spreco di tungsteno e cobalto. Due risorse costose, strategiche e sempre più difficili da reperire. Insomma, la stampa 3D del carburo di tungsteno non è ancora pronta per la produzione di massa, ma il punto di partenza è solido. E le implicazioni industriali sono enormi.

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