Rendere i computer quantistici più affidabili è una delle sfide più ostinate della fisica contemporanea, e un gruppo di scienziati del RIKEN potrebbe aver trovato una strada davvero promettente. La loro proposta ruota attorno a un concetto affascinante: la sincronizzazione quantistica a senso unico, una sorta di strada a corsia unica per particelle sonore chiamate fononi. Il lavoro, pubblicato su Nature Communications, descrive un meccanismo teorico che combina due effetti quantistici distinti per ottenere qualcosa che fino a poco tempo fa sembrava fuori portata.

Il punto critico è sempre stato lo stesso. Le tecnologie quantistiche soffrono enormemente quando entrano in contatto con il mondo reale. Imperfezioni nella fabbricazione dei componenti, rumore ambientale, instabilità di ogni genere: tutti fattori che tendono a distruggere le delicate risorse quantistiche su cui si basano questi sistemi. Come ha spiegato Adam Miranowicz del RIKEN Center for Quantum Computing, nelle architetture convenzionali questi problemi possono sopprimere o addirittura annientare completamente le proprietà quantistiche necessarie al funzionamento. Ecco perché la comunità scientifica cerca da anni un modo per aggirare questi ostacoli senza dover ricorrere a schemi di protezione estremamente complessi.

Come funziona la sincronizzazione non reciproca dei fononi

Il concetto di sincronizzazione non reciproca non è nuovo in sé, ma realizzarlo in ambito quantistico si è sempre rivelato un rompicapo. L’idea è questa: due sistemi quantistici si sincronizzano quando l’informazione fluisce in una direzione, ma la stessa cosa non accade se si inverte il verso. Un po’ come quei componenti già usati nei sistemi a microonde e ottici, che lasciano passare i segnali solo in un senso per evitare riflessioni indesiderate. Franco Nori, figura di spicco del centro di ricerca giapponese, ha sottolineato come questa capacità trovi applicazioni che spaziano dall’elaborazione dei segnali fino a tecnologie di occultamento.

La novità dello studio firmato da Nori, Miranowicz e Deng-Gao Lai sta nell’aver unito due fenomeni quantistici separati in un unico framework. Applicando luce o un campo magnetico da una specifica direzione, i fononi si sincronizzano. Ma se la stessa influenza arriva dal lato opposto, la sincronizzazione quantistica semplicemente non si verifica. È un comportamento elegante nella sua asimmetria, e soprattutto sorprendentemente robusto.

Una stabilità che nessuno si aspettava

Ed è proprio la robustezza il dato che ha colpito di più gli stessi ricercatori. Lai ha ammesso di essere rimasto entusiasta nello scoprire che la sincronizzazione quantistica resiste anche in presenza di imperfezioni significative e di rumore ambientale consistente. Prima di questo lavoro, ottenere un risultato simile senza meccanismi di protezione elaborati era considerato sostanzialmente impossibile.

Le implicazioni pratiche sono tutt’altro che trascurabili. Se questi risultati teorici troveranno conferma sperimentale, potrebbero aprire la strada a processori quantistici più affidabili e a risorse quantistiche protette in modo intrinseco. Il team sta già guardando oltre, con piani per esplorare applicazioni nel campo del networking quantistico e dell’elaborazione di informazioni quantistiche resistente agli errori. È il tipo di ricerca che non fa rumore sui social, ma che potrebbe davvero spostare gli equilibri nel lungo periodo.

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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.

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Le patatine fritte potrebbero presto diventare molto meno unte, senza perdere nemmeno un briciolo di croccantezza. Sembra quasi troppo bello per essere vero, eppure un gruppo di ricercatori della University of Illinois Urbana-Champaign ha messo a punto una tecnica di frittura combinata con il microonde che riduce sensibilmente l’assorbimento di olio durante la cottura. Il principio è affascinante nella sua semplicità: le microonde riscaldano il cibo dall’interno, generano vapore e creano una pressione positiva che letteralmente spinge fuori l’olio invece di lasciarlo penetrare.

Chi ama le patatine fritte lo sa bene: il problema non è mai stato il sapore, ma quel senso di colpa legato al contenuto di grassi. Obesità, ipertensione, problemi cardiovascolari. La lista è lunga. E però, al momento di scegliere cosa mangiare, il desiderio vince quasi sempre sulla ragione. Proprio da questa consapevolezza parte la ricerca guidata dal professor Pawan Singh Takhar, esperto di ingegneria alimentare, che insieme al dottorando Yash Shah ha pubblicato due studi dedicati a capire cosa succede davvero dentro una patatina durante la frittura.

Come funziona la frittura al microonde e perché riduce l’olio

Per capire il meccanismo bisogna immaginare la struttura interna di una patata come una rete di minuscoli canali. All’inizio della cottura, quei canali sono pieni d’acqua e l’olio non riesce a entrare. Man mano che l’acqua evapora, però, si creano degli spazi vuoti e una pressione negativa che risucchia l’olio all’interno. Un po’ come quando si aspira da una cannuccia: il liquido sale. Le microonde invertono questa dinamica. Riscaldando il cibo dall’interno verso l’esterno, provocano una formazione di vapore più intensa e diffusa, mantenendo la pressione interna sul lato positivo più a lungo. Il risultato è che l’olio fa molta più fatica a farsi strada dentro la patatina.

I ricercatori hanno utilizzato un friggitore a microonde sperimentale, capace di operare a due frequenze diverse (2,45 e 5,8 gigahertz), testando le patatine fritte su vari parametri: temperatura, pressione, volume, consistenza, umidità e contenuto di olio. I dati parlano chiaro: la frittura assistita dal microonde porta a una perdita di umidità più rapida, tempi di cottura ridotti e un assorbimento di olio complessivamente inferiore.

Croccantezza salva: il segreto sta nella combinazione

C’è un però, e va detto con onestà. Usare solo il microonde per friggere produce un risultato deludente dal punto di vista della consistenza. Le patatine fritte vengono fuori molli, quasi floscie. Nessuno le vorrebbe nel piatto. Ecco perché la vera intuizione sta nel combinare frittura tradizionale e riscaldamento a microonde nello stesso apparecchio. La componente convenzionale garantisce quella crosticina dorata e croccante che tutti cercano, mentre il microonde lavora dietro le quinte per tenere basso il livello di grasso.

Dal punto di vista industriale, la proposta è tutt’altro che utopica. I generatori di microonde sono componenti relativamente economici e già ampiamente disponibili sul mercato. Aggiornare i friggitori industriali esistenti con questa tecnologia non richiederebbe investimenti enormi, rendendo il metodo realisticamente applicabile su larga scala. Per un settore alimentare sempre più attento alle richieste dei consumatori in tema di salute, questa strada potrebbe rappresentare un punto di svolta concreto. Le patatine fritte del futuro, insomma, potrebbero essere buone esattamente come quelle di sempre, solo con molto meno olio addosso.

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La luce più antica dell’universo nasconde un segreto che potrebbe riscrivere parte di quello che sappiamo sulla fisica fondamentale. Si chiama birifrangenza cosmica ed è una rotazione sottile, quasi impercettibile, nella polarizzazione del fondo cosmico a microonde, quella radiazione residua del Big Bang che permea tutto lo spazio. Un gruppo di ricercatori ha appena sviluppato una tecnica nuova per ridurre l’incertezza nelle misurazioni di questo fenomeno, e i risultati sono piuttosto sorprendenti: l’angolo di rotazione potrebbe essere significativamente più grande di quanto stimato finora.

Lo studio, pubblicato su Physical Review Letters nel marzo 2026, è il primo a esaminare in modo quantitativo l’incertezza legata al cosiddetto angolo di birifrangenza. A guidare la ricerca è stato Fumihiro Naokawa, dottorando presso l’Università di Tokyo, insieme a Toshiya Namikawa del Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe. Le stime precedenti collocavano l’angolo di rotazione intorno a 0,3 gradi. Ma ora le cose si fanno più complicate, e anche più interessanti.

Il problema dell’ambiguità di fase (e l’analogia con l’orologio)

Per capire la questione, Naokawa ha proposto un’analogia efficace: guardare un orologio. Osservando solo la posizione delle lancette, è impossibile sapere che giorno sia. Serve sapere quante volte le lancette hanno completato il giro. Allo stesso modo, la birifrangenza cosmica presenta una ambiguità di fase di 180 gradi. Angoli come 0,3 gradi, 180,3 gradi e 360,3 gradi risultano indistinguibili osservando solo lo stato attuale della radiazione cosmica.

Il team ha scoperto che la forma dettagliata del segnale chiamato correlazione EB contiene indizi preziosi sul numero effettivo di rotazioni avvenute. Analizzando queste caratteristiche sottili, è possibile risalire all’angolo reale e superare il problema dell’ambiguità. E quando questa incertezza di fase viene considerata, la birifrangenza cosmica influenza anche un altro segnale nel fondo cosmico a microonde, noto come correlazione EE, utilizzato per stimare la cosiddetta “profondità ottica” dell’universo. Questo significa che alcune misurazioni già pubblicate potrebbero dover essere riviste.

Cosa potrebbe significare per il futuro della cosmologia

Perché tutto questo fermento? Perché la birifrangenza cosmica potrebbe essere collegata a particelle ipotizzate ma mai osservate, come gli assioni, e potrebbe fornire indizi fondamentali sulla natura della materia oscura e dell’energia oscura. Due dei misteri più profondi della fisica contemporanea, insomma.

La nuova tecnica offre uno strumento concreto per analizzare le osservazioni future. Esperimenti di prossima generazione come il Simons Observatory e LiteBIRD potranno sfruttare questo metodo per testare modelli teorici ancora inesplorati. In un secondo studio, sempre pubblicato su Physical Review Letters, Naokawa ha anche proposto un approccio per ridurre gli errori introdotti dai telescopi durante le misurazioni, suggerendo di osservare sorgenti astronomiche specifiche come le radiogalassie alimentate da buchi neri supermassicci.

La strada è ancora lunga, ma il messaggio che arriva da questa ricerca è chiaro: la luce più vecchia del cosmo ha ancora molto da raccontare. E forse quello che sta cercando di dirci è più grande di quanto chiunque avesse immaginato.

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