Cristalli temporali collegati a un dispositivo reale per la prima volta

Redazione — Wed, 06 May 2026 00:23:52 +0000

Un cristallo temporale collegato a un dispositivo reale: la svolta quantistica che nessuno si aspettava

Un tipo di materia che “batte il tempo” per sempre, senza bisogno di energia esterna, ha appena fatto un salto enorme verso applicazioni concrete. Si chiama cristallo temporale, ed è uno di quei concetti che sembrano usciti da un film di fantascienza ma che invece esistono davvero, confermati sperimentalmente già nel 2016. La novità? Un gruppo di ricercatori dell’Università Aalto in Finlandia è riuscito per la prima volta a collegarlo a un dispositivo esterno, dimostrando che il suo comportamento può essere controllato. E questo cambia tutto.

Per capire di cosa si parla, bisogna fare un passo indietro. Nel 2012, il fisico Frank Wilczek, premio Nobel, aveva teorizzato che certi sistemi quantistici potessero organizzarsi in schemi ripetitivi nel tempo, non nello spazio come i cristalli tradizionali. Una specie di orologio perpetuo che oscilla nel suo stato di energia più basso, senza mai fermarsi. Suona impossibile, eppure la meccanica quantistica lo permette, a patto che nessuna energia esterna venga introdotta nel sistema. Proprio per questo motivo, finora nessuno era mai riuscito a connettere un cristallo temporale a qualcosa di esterno senza distruggerlo.

Come hanno fatto: superfluidi, magnoni e temperature vicine allo zero assoluto

Il team guidato da Jere Mäkinen ha usato onde radio per iniettare dei magnoni, delle quasiparticelle che si comportano come singole particelle pur essendo gruppi, all’interno di un superfluido di elio 3 raffreddato a temperature prossime allo zero assoluto. Una volta spente le onde radio, i magnoni si sono auto organizzati formando un cristallo temporale. La cosa notevole è che questo cristallo ha continuato a oscillare per un tempo insolitamente lungo, fino a 108 cicli, diversi minuti prima di indebolirsi al punto da non essere più misurabile.

Durante il suo graduale affievolimento, il cristallo temporale ha interagito con un piccolo oscillatore meccanico posto nelle vicinanze. E qui arriva il colpo di scena: la natura di questa interazione dipendeva dalla frequenza e dall’ampiezza dell’oscillatore, il che significa che era possibile regolare e modulare il comportamento del cristallo. Mäkinen ha spiegato che i cambiamenti nella frequenza del cristallo temporale sono del tutto analoghi ai fenomeni optomeccanici già noti in fisica, gli stessi utilizzati ad esempio per rilevare le onde gravitazionali presso il LIGO negli Stati Uniti.

Perché questa scoperta conta per il futuro del quantum computing

Collegare un cristallo temporale a un sistema optomeccanico non è solo un esercizio accademico elegante. Apre la strada a tecnologie molto concrete. I cristalli temporali durano ordini di grandezza più a lungo rispetto ai sistemi quantistici attualmente impiegati nel quantum computing. Questo li rende candidati ideali per potenziare i sistemi di memoria dei computer quantistici, uno dei colli di bottiglia più frustranti di questa tecnologia. Potrebbero anche funzionare come pettini di frequenza, strumenti usati in dispositivi di misurazione ad altissima sensibilità.

Lo scenario migliore, come ha sottolineato Mäkinen, è che i cristalli temporali possano migliorare significativamente le prestazioni dei computer quantistici. La ricerca, pubblicata su Nature Communications, è stata condotta presso il Low Temperature Laboratory, parte di OtaNano, l’infrastruttura nazionale finlandese per le nanotecnologie e le tecnologie quantistiche. Un piccolo laboratorio nel freddo della Finlandia che potrebbe aver appena scritto un capitolo importante nella storia della fisica applicata.

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Scientists discover bizarre new states inside tiny magnetic whirlpools

Redazione — Fri, 27 Mar 2026 12:55:26 +0000

Vortici magnetici e stati di Floquet: la scoperta che potrebbe rivoluzionare il computing del futuro

Dentro minuscoli dischi magnetici grandi poche centinaia di nanometri si nascondono stati di oscillazione mai osservati prima, capaci di collegare tra loro tecnologie che oggi parlano lingue completamente diverse. La scoperta arriva dai laboratori dell’Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) in Germania, dove un gruppo di ricercatori ha identificato i cosiddetti stati di Floquet all’interno di vortici magnetici ultrasottili, e lo ha fatto con una quantità di energia ridicolmente bassa. Parliamo di microwatt, meno di quanto consuma uno smartphone in standby. I risultati, pubblicati sulla rivista Science il 27 marzo 2026, ribaltano alcune convinzioni consolidate nella fisica dei materiali magnetici e aprono scenari concreti per il futuro dell’elettronica, della spintronica e delle tecnologie quantistiche.

Ma facciamo un passo indietro. I vortici magnetici si formano in dischi ultrasottili realizzati con leghe come il nichel e ferro. All’interno di queste strutture, i momenti magnetici si dispongono a spirale, un po’ come tante bussole microscopiche che seguono un percorso circolare. Quando qualcosa li disturba, si genera un’onda che si propaga da un momento all’altro, creando una reazione a catena. Queste eccitazioni collettive si chiamano magnoni, e la cosa interessante è che possono trasportare informazione senza bisogno di spostare cariche elettriche. Una proprietà che li rende estremamente appetibili per chi lavora su tecnologie di calcolo di nuova generazione.

Un pettine di frequenze dove nessuno se lo aspettava

Il team guidato dal dottor Helmut Schultheiß stava lavorando su dischi magnetici sempre più piccoli, nell’ordine di poche centinaia di nanometri, con l’obiettivo di esplorare possibili applicazioni nel campo del computing neuromorfico, cioè quel tipo di elaborazione ispirata al funzionamento del cervello. Durante l’analisi dei dati, però, è saltato fuori qualcosa di strano. Invece del classico segnale di risonanza singolo, alcuni dischi producevano una serie di righe spettrali ravvicinate, un fenomeno noto come pettine di frequenze. All’inizio sembrava un artefatto, un’interferenza qualsiasi. Ma ripetendo l’esperimento il risultato tornava, identico. A quel punto era chiaro che si trattava di qualcosa di genuinamente nuovo.

La spiegazione affonda le radici nel lavoro del matematico francese Gaston Floquet, che nell’Ottocento dimostrò come sistemi sottoposti a forze periodiche possano sviluppare stati di oscillazione completamente inediti. Finora, per creare questi stati servivano impulsi laser potentissimi. Qui invece bastano i magnoni: quando vengono sufficientemente eccitati, trasferiscono parte della loro energia al nucleo del vortice, che inizia a muoversi lungo un percorso circolare microscopico. Quel movimento, per quanto minimo, altera ritmicamente lo stato magnetico del sistema e genera il pettine di frequenze osservato.

Poca energia, enormi possibilità

L’aspetto forse più sorprendente di tutta la faccenda è proprio il consumo energetico. Mentre i metodi precedenti richiedevano laser ad alta potenza, qui si parla di microwatt. Questo apre prospettive concrete: i pettini di frequenze generati dai vortici magnetici potrebbero funzionare come una sorta di adattatore universale, capace di sincronizzare segnali terahertz ultraveloci con l’elettronica convenzionale o persino con dispositivi quantistici. Schultheiß lo paragona a un adattatore USB che permette a dispositivi con connettori diversi di comunicare tra loro.

Il gruppo di ricerca dell’HZDR intende ora verificare se lo stesso meccanismo funzioni anche con altre strutture magnetiche. Se così fosse, la strada verso sistemi di calcolo ibridi, in cui magnoni, circuiti elettronici e componenti quantistici collaborano senza barriere, sarebbe decisamente più corta di quanto chiunque immaginasse fino a pochi mesi fa.

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