Un team di ricercatori della TU Wien ha trovato prove convincenti di entanglement quantistico all’interno di un cristallo largo un centimetro, abbastanza grande da poterlo tenere comodamente nel palmo della mano. Una scoperta che ribalta parecchie certezze, perché i fenomeni quantistici si associano da sempre a oggetti microscopici: atomi, fotoni, molecole isolate con estrema cura dal mondo esterno. E invece no, anche la materia macroscopica può comportarsi in modi profondamente quantistici.

Il cristallo in questione è composto da cerio, palladio e silicio e appartiene alla famiglia dei cosiddetti metalli strani, materiali che da anni incuriosiscono la comunità scientifica per le loro proprietà anomale e ancora in gran parte misteriose. Per analizzarlo, il dottorando Federico Mazza ha bombardato il cristallo con neutroni presso l’Institut Laue Langevin di Grenoble, misurando la risposta del materiale con una tecnica chiamata quantum Fisher information, uno strumento nato nell’ambito della scienza dell’informazione quantistica.

Dal gatto di Schrödinger al formicaio quantistico

La professoressa Silke Bühler Paschen, dell’Istituto di Fisica dello Stato Solido della TU Wien, ha spiegato l’approccio con un’immagine piuttosto efficace. Non si trattava di portare l’intero cristallo in una sovrapposizione di stati, come nel celebre paradosso del gatto di Schrödinger. L’obiettivo era capire se le particelle al suo interno agissero collettivamente, un po’ come le formiche di un formicaio che rispondono tutte insieme quando il nido viene disturbato. E i risultati hanno dato ragione a questa intuizione: l’analisi ha rivelato che gruppi di almeno nove entità agiscono in modo coordinato, un segnale chiaro di entanglement multipartito forte.

La quantum Fisher information funziona così: misura quanto un sistema quantistico reagisce a una perturbazione. Se le particelle sono indipendenti, la risposta è limitata. Ma se sono entangled, il sistema risponde in modo molto più intenso della somma delle singole parti. Proprio questa sensibilità amplificata è stata rilevata nel cristallo, e non può essere spiegata con particelle che agiscono ognuna per conto proprio.

Perché questa scoperta conta davvero

Al di là della portata teorica, la ricerca pubblicata su Nature Physics nel luglio 2026 apre scenari concreti. Già nel 2025, studi condotti dalla TU Wien insieme alla Rice University avevano mostrato che la corrente elettrica nei metalli strani presenta un rumore insolitamente basso. L’entanglement quantistico ora osservato potrebbe spiegare il perché: le particelle, coordinandosi, sopprimono le fluttuazioni della corrente.

Fakher Assaad, dell’Università di Würzburg e responsabile teorico dello studio, ha sottolineato che non si tratta di una peculiarità di un singolo materiale, ma di un principio fisico generale. L’entanglement forte sembra essere direttamente collegato al comportamento anomalo dei metalli strani, e potenzialmente anche a quello dei superconduttori ad alta temperatura.

Il gruppo di ricerca guarda già avanti. L’idea è verificare se questi materiali possano diventare risorse per le tecnologie quantistiche del futuro, in particolare per sistemi di metrologia quantistica capaci di rilevare segnali estremamente deboli con una precisione senza precedenti. È il tipo di scoperta che non fa rumore sui social, ma che potrebbe cambiare silenziosamente il modo in cui la fisica dei materiali e la scienza dell’informazione quantistica si parlano tra loro.

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Un prototipo di sensore quantistico sviluppato all’Imperial College di Londra ha dimostrato qualcosa che finora esisteva solo sulla carta: la possibilità di eliminare il rumore di fondo e recuperare segnali debolissimi, aprendo scenari inediti nella ricerca sulla materia oscura e sulle onde gravitazionali generate agli albori dell’universo. Lo studio, pubblicato su Nature nel luglio 2026, rappresenta un passo avanti concreto verso una nuova generazione di strumenti capaci di esplorare porzioni del cosmo che oggi restano completamente invisibili.

Il cuore dell’esperimento ruota attorno a due nubi di atomi di stronzio ultrafreddi, misurate tramite un singolo laser ultrastabile. Si tratta di un sistema chiamato interferometro atomico a lunga base, uno strumento che sfrutta i laser per dividere e poi ricombinare nubi di atomi, rilevando variazioni minuscole nel loro movimento. Il problema, fino a oggi, era che il rumore generato dal laser stesso risultava enormemente più forte di qualsiasi segnale da cercare. Il gruppo di ricerca ha però dimostrato che confrontando due interferometri e cancellando il rumore condiviso, il segnale nascosto torna visibile, anche quando ciascun singolo strumento appare del tutto inutilizzabile. La cosa notevole è che il risultato raggiunge il limite fondamentale imposto dalla fisica quantistica, il che conferma che la tecnica funziona esattamente come previsto dalla teoria.

Dal laboratorio al cosmo: cosa cambia per la fisica fondamentale

Per rendere il test ancora più estremo, il team ha intenzionalmente iniettato nel sistema quantità di rumore molto superiori a quelle normali, simulando le condizioni che si incontreranno nei futuri rivelatori su scala molto più grande. In quelle condizioni, ogni singola misura appariva completamente caotica. Eppure, analizzando insieme i dati delle due nubi atomiche, il segnale emergeva con chiarezza. Il gruppo ha poi aggiunto un’oscillazione artificiale pensata per simulare l’effetto di un’onda gravitazionale o di un campo di materia oscura: anche in quel caso, il segnale restava perfettamente riconoscibile nell’analisi combinata.

Questo risultato non è un esercizio teorico fine a sé stesso. Fa parte del progetto AION (Atom Interferometer Observatory and Network), una collaborazione britannica guidata dall’Imperial College che punta a costruire strumenti sempre più grandi. AION lavora in sinergia con il progetto MAGIS al Fermilab negli Stati Uniti e con una proposta ancora più ambiziosa: l’esperimento AICE al CERN, che applicherebbe le stesse tecniche su distanze enormi, diventando potenzialmente uno dei più grandi esperimenti quantistici mai realizzati.

Una nuova finestra sull’universo invisibile

Richard Hobson, co-responsabile del laboratorio di stronzio ultrafreddo all’Imperial, ha spiegato che orologi atomici e interferometri atomici possono essere ripensati per aprire finestre completamente nuove sulle parti invisibili dell’universo. Il prototipo attuale è solo l’inizio: la sfida è scalare questa tecnologia fino a strutture di livello internazionale. Charles Baynham, altro co-responsabile del laboratorio, ha aggiunto un’immagine piuttosto suggestiva: non vede l’ora che arrivi il giorno in cui i segnali raccolti da un atomo racconteranno la fusione di un buco nero avvenuta milioni di anni fa.

Il punto, in fondo, è questo. La fisica ha bisogno di strumenti nuovi per rispondere alle domande più grandi. Di cosa è fatto l’universo? Esistono forme di materia che non riusciamo ancora a vedere? Questo sensore quantistico non fornisce ancora le risposte, ma dimostra che la strada per trovarle è praticabile. E che la tecnologia per percorrerla sta diventando reale, non più solo un’idea elegante scritta su una lavagna.

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Far scorrere il tempo quantistico al contrario non è più solo un esercizio teorico. Un gruppo di ricercatori del Los Alamos National Laboratory ha sviluppato tecniche di controllo quantistico capaci di far sembrare che un sistema evolva a ritroso nel tempo, ribaltando quella che i fisici chiamano “freccia del tempo”. E come se non bastasse, lungo la strada hanno scoperto un modo inedito per estrarre energia dal processo di misurazione quantistica. Lo studio, pubblicato sulla rivista Physical Review X nel luglio 2026, potrebbe avere ricadute enormi su computer quantistici, batterie quantistiche e tecnologie che oggi sembrano ancora fantascienza.

Il punto di partenza è semplice, almeno a parole. Le leggi fondamentali della fisica, a livello microscopico, funzionano benissimo sia in avanti che all’indietro. Non hanno preferenze. Eppure nella vita quotidiana il tempo va in una sola direzione: il latte versato non torna nella tazza. Questo perché a livello macroscopico emerge una direzione preferenziale, la famosa freccia del tempo, legata all’aumento dell’entropia. A livello quantistico, però, le cose si fanno più interessanti. E manipolabili.

Come si inverte la freccia del tempo in un sistema quantistico

Nella fisica classica, osservare qualcosa non cambia granché. In meccanica quantistica, invece, misurare un sistema ne altera lo stato in modo casuale e irreversibile. È proprio questa irreversibilità a generare una freccia del tempo nei sistemi quantistici. Il team guidato dal fisico Luis Pedro García-Pintos ha trovato il modo di aggirare il problema combinando misurazioni con un sistema di feedback estremamente preciso.

In pratica, i ricercatori hanno progettato un cosiddetto Hamiltoniano di controllo: una sequenza calcolatissima di campi e impulsi che riproduce gli effetti delle misurazioni quantistiche. Inserito in un circuito di retroazione, questo Hamiltoniano può cancellare, amplificare o addirittura sovracorreggere le perturbazioni causate dalle misurazioni stesse. Il risultato? Il sistema segue traiettorie compatibili con un flusso temporale invertito. Non si sta “riavvolgendo” davvero il tempo, sia chiaro, ma il comportamento del sistema diventa indistinguibile da quello che ci si aspetterebbe se il tempo scorresse al contrario.

La cosa ricorda, e non a caso, il celebre esperimento mentale del demone di Maxwell. Quell’ipotetico osservatore del diciannovesimo secolo che separava particelle calde e fredde, sembrando violare il secondo principio della termodinamica. Il “demone quantistico” creato a Los Alamos fa qualcosa di analogo: sfrutta le informazioni sullo stato del sistema per produrre comportamenti termodinamicamente anomali, invertendo di fatto la freccia del tempo quantistico.

Energia dalle misurazioni: verso le batterie quantistiche

Ma la parte forse più sorprendente riguarda l’energia. Le nuove tecniche di controllo permettono di influenzare il flusso energetico dentro e fuori un sistema quantistico in un modo che prima non era possibile. Questo apre la strada a un motore a misurazione continua, capace di estrarre energia utile direttamente dal processo di osservazione. Le misurazioni quantistiche, in questo schema, diventano una risorsa termodinamica vera e propria. Energia che può alimentare altri processi quantistici o essere immagazzinata in una batteria quantistica.

I prossimi passi prevedono dimostrazioni sperimentali con qubit superconduttori, piattaforme che supportano feedback rapidissimo e rilevamento ad alta efficienza. Sono gli stessi sistemi già usati per implementare versioni quantistiche del demone di Maxwell, quindi il terreno è fertile. Il gruppo prevede anche di applicare queste tecniche alla preparazione di stati quantistici più precisi, un tassello fondamentale per rendere i computer quantistici più affidabili.

Quello che emerge da questo lavoro è che il tempo quantistico non è un binario a senso unico. Con gli strumenti giusti, la sua direzione diventa una variabile controllabile. E questo, per la fisica e per la tecnologia, cambia parecchie cose.

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Le onde magnetiche chiamate magnoni potrebbero cambiare radicalmente il futuro del quantum computing. Sembra fantascienza, eppure un gruppo internazionale di fisici guidato dall’Università di Vienna ha appena dimostrato che queste minuscole increspature di magnetizzazione possono vivere quasi 100 volte più a lungo di quanto si riteneva possibile. E questo apre scenari che fino a poco tempo fa nessuno avrebbe preso sul serio: computer quantistici grandi quanto una monetina da un centesimo.

I magnoni sono, in parole semplici, vibrazioni che si propagano all’interno di materiali magnetici solidi. Un po’ come le onde che si formano in uno stagno quando ci si lancia un sasso, ma su scala atomica. A differenza dei fotoni, che viaggiano nello spazio vuoto o nelle fibre ottiche, i magnoni restano confinati dentro il materiale. La cosa interessante è che le loro lunghezze d’onda possono ridursi fino a pochi nanometri, il che significa che circuiti basati su magnoni potrebbero stare tranquillamente su chip piccoli quanto quelli di uno smartphone. Fino a oggi, però, c’era un problema enorme: i magnoni morivano troppo in fretta. Poche centinaia di nanosecondi e sparivano, rendendo impossibile usarli per conservare o trasferire informazione quantistica in modo affidabile.

Come hanno risolto il problema della durata

Il team di ricerca, coordinato da Andrii Chumak, ha combinato due approcci. Primo: invece di generare magnoni uniformi tradizionali, hanno prodotto magnoni a lunghezza d’onda corta, che risultano naturalmente meno sensibili ai difetti microscopici sulla superficie dei cristalli. Secondo: hanno raffreddato sfere ultra pure di granato di ittrio e ferro (YIG) fino a 30 millikelvin, una temperatura appena sopra lo zero assoluto. A quel punto, i processi termici che normalmente distruggono i magnoni si bloccano quasi del tutto. Il risultato? La vita dei magnoni è passata da poche centinaia di nanosecondi a ben 18 microsecondi. Un salto enorme, che li rende paragonabili ai qubit superconduttori usati nei processori quantistici più avanzati di oggi.

Ma la scoperta forse più sorprendente riguarda cosa limita effettivamente la durata dei magnoni. Testando tre sfere di YIG con livelli diversi di purezza, i ricercatori hanno notato uno schema chiaro: più il cristallo è puro, più i magnoni sopravvivono. Anche il campione meno puro ha battuto tutti i record precedenti. Questo vuol dire che il limite non è una legge fisica invalicabile, ma dipende dalla qualità del materiale. E la qualità dei materiali si può migliorare con la tecnologia manifatturiera, senza dover attendere chissà quale rivoluzione teorica.

Perché tutto questo conta per il futuro

Con durate di vita che raggiungono i 18 microsecondi, i magnoni smettono di essere segnali effimeri e diventano potenziali dispositivi di memoria quantistica e canali di comunicazione a bassa perdita per spostare informazione quantistica all’interno di un chip. I ricercatori ipotizzano che i magnoni possano collegare centinaia di qubit attraverso un percorso condiviso, creando quel famoso “bus quantistico” che la comunità scientifica cerca da anni per scalare i computer quantistici del futuro.

C’è anche un altro aspetto che rende i magnoni particolarmente attraenti: interagiscono naturalmente con fononi, fotoni e altre quasiparticelle. Questo li trasforma in una sorta di traduttori universali, capaci di far dialogare tecnologie che normalmente non riescono a comunicare tra loro. Lo studio, pubblicato su Science Advances, si basa sugli esperimenti condotti da Rostyslav Serha durante il suo dottorato, con la collaborazione dell’Università del Colorado, Colorado Springs, e istituti di ricerca in Germania, Stati Uniti e Ucraina. Insomma, la strada verso computer quantistici ultra compatti è ancora lunga, ma queste onde magnetiche microscopiche sembrano aver trovato la chiave giusta per percorrerla.

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Generare suono quantistico in modo controllato sembrava ancora un traguardo lontano. Eppure un gruppo di ricercatori della McGill University, in collaborazione con il National Research Council del Canada e la Princeton University, ha appena dimostrato che si può fare. Il loro nuovo dispositivo quantistico riesce a produrre raffiche controllate di particelle simili al suono, i cosiddetti fononi, spingendo elettroni attraverso un cristallo ultrasottile raffreddato a temperature vicinissime allo zero assoluto. Il risultato, pubblicato su Physical Review Letters a luglio 2026, apre scenari che fino a poco tempo fa appartenevano più alla fantascienza che alla fisica applicata.

Ma cosa sono esattamente questi fononi? Semplificando molto, sono le unità base delle vibrazioni nei materiali solidi. Un po’ come i fotoni lo sono per la luce. Il punto è che controllare i fononi con precisione è dannatamente difficile. Eppure questo team ci è riuscito, e il bello è che i risultati ottenuti vanno oltre quello che le teorie attuali avevano previsto. Michael Hilke, professore associato di fisica alla McGill e coautore dello studio, lo ha spiegato in modo piuttosto diretto: gli elettroni possono essere estremamente “caldi” anche quando il cristallo che li ospita è quasi allo zero assoluto. Una scoperta che costringe a ripensare diversi modelli teorici.

Come funziona: elettroni veloci e cristalli bidimensionali

Il cuore del dispositivo è un cristallo bidimensionale che confina gli elettroni in un canale largo appena pochi atomi. Quando una corrente elettrica spinge gli elettroni attraverso questo percorso ultrasottile ad alta velocità, l’energia in eccesso viene rilasciata sotto forma di vibrazioni sonore quantistiche. Cioè, appunto, fononi. La cosa notevole è che queste emissioni seguono schemi prevedibili e controllabili, il che rappresenta un passo fondamentale verso dispositivi pratici basati sulla manipolazione del suono a livello quantistico.

Gli esperimenti sono stati condotti a temperature comprese tra circa 10 millikelvin e 3,9 kelvin. A queste condizioni estreme, gli elettroni si comportano in modo molto più ordinato, permettendo di osservare fenomeni quantistici dove la materia si comporta come un’onda piuttosto che come una particella classica. In pratica, il freddo estremo fa emergere proprietà che normalmente restano nascoste, e questo ha permesso al team di spingere il sistema ben oltre la cosiddetta “barriera del suono” degli elettroni.

Verso i laser fononici e le applicazioni concrete

La prospettiva più affascinante riguarda lo sviluppo dei laser fononici. La comunicazione moderna si basa in larga parte sulla luce, sulle onde elettromagnetiche e sulle correnti elettriche. Ma ci sono contesti dove il suono batte la luce su tutta la linea. Negli oceani, ad esempio, le onde sonore viaggiano senza problemi là dove la luce e le correnti elettriche non possono arrivare. Lo stesso vale per il corpo umano, dove le onde sonore sono già strumenti diagnostici preziosi.

La prossima fase della ricerca punta a costruire il dispositivo con altri materiali, tra cui il grafene, che potrebbe consentire velocità operative ancora maggiori. Le applicazioni potenziali spaziano da sistemi di comunicazione più veloci a strumenti di rilevamento più sensibili, passando per metodi innovativi di analisi biologica e tecnologie mediche avanzate.

Lo studio, finanziato dal Natural Sciences and Engineering Research Council del Canada e dal Fonds de recherche du Québec, porta la firma di Z. T. Wang, Michael Hilke e collaboratori. Il fatto che un dispositivo così piccolo possa forzare la comunità scientifica a rivedere teorie consolidate la dice lunga su quanto ci sia ancora da scoprire su come l’energia si muove e si trasforma nei materiali elettronici avanzati. E questa, per la fisica quantistica, è una di quelle notizie che vale la pena seguire con attenzione.

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Il mondo della fisica quantistica ha appena aggiunto un capitolo piuttosto sorprendente. Un gruppo di ricercatori dell’Università di Innsbruck, in collaborazione con il fisico teorico Alvise Bastianello del CNRS e dell’Université Paris-Dauphine, è riuscito a creare in laboratorio un bizzarro stato della materia chiamato fractional Fermi sea. Lo studio, pubblicato su Physical Review Letters alla fine di giugno 2026, descrive come atomi ultrafreddi di cesio possano essere spinti in una configurazione quantistica del tutto inedita, dove le particelle si organizzano in modi che nessuna teoria consolidata aveva previsto.

Per capire la portata della cosa, vale la pena fare un passo indietro. A temperature bassissime, le particelle quantistiche seguono regole molto rigide. I fermioni, per esempio, si impilano ordinatamente negli stati energetici disponibili formando quello che viene chiamato “mare di Fermi”. È un concetto fondamentale, uno di quei pilastri su cui si regge buona parte della comprensione dei sistemi quantistici a bassa temperatura. Quello che il gruppo di Hanns-Christoph Nägerl ha fatto è stato prendere questo pilastro e, in sostanza, piegarlo. Confinando atomi di cesio in una dimensione e facendoli oscillare ripetutamente tra interazioni fortemente repulsive e fortemente attrattive, i ricercatori hanno ottenuto qualcosa di notevole: gli atomi non si sono semplicemente scaldati o disordinati, ma si sono riorganizzati in uno stato eccitato eppure straordinariamente ordinato. Da qui il nome fractional Fermi sea, perché le particelle sembrano obbedire a una regola di occupazione ridotta rispetto al normale.

Ordine nascosto e una fase critica mai osservata prima

La parte davvero affascinante riguarda le proprietà di questo stato. Le correlazioni matematiche tra le particelle mostrano oscillazioni pronunciate, note come oscillazioni di Friedel, insieme a un comportamento di decadimento peculiare che si manifesta a tutti i livelli di interazione repulsiva. Il punto chiave è che queste caratteristiche non rientrano in quelle previste dalla teoria dei liquidi di Tomonaga-Luttinger, che per decenni è stata il riferimento standard per descrivere la materia quantistica unidimensionale. Come ha spiegato Nägerl stesso, lo stato è altamente eccitato ma non è affatto casuale: possiede un ordine nascosto che diventa visibile solo analizzando le correlazioni. Ha anche aggiunto, con una punta di ironia, che non è ancora chiaro come chiamare le nuove quasiparticelle che emergono da questo stato, suggerendo scherzosamente il termine “super fermioni”.

Yi Zeng, primo autore dello studio, ha sottolineato come il ciclo di interazione non produca semplice riscaldamento ma una vera e propria riorganizzazione degli atomi in un nuovo stato quantistico a molti corpi. Questo apre la strada a esplorazioni della materia quantistica ben oltre i paradigmi di equilibrio tradizionali.

Cosa significa per il futuro della simulazione quantistica

Queste firme così distintive indicano la presenza di una fase critica della materia completamente nuova ed esotica. La scoperta del fractional Fermi sea non è solo un esercizio teorico elegante: rappresenta un percorso inedito per indagare comportamenti quantistici universali utilizzando simulatori ad atomi freddi. Nägerl lo ha detto in modo piuttosto diretto: questa scoperta dimostra fino a dove si può spingere la simulazione quantistica, non limitandosi a riprodurre modelli già noti ma creando e sondando stati che vanno oltre i paradigmi consolidati. Un secondo articolo, che descrive la realizzazione sperimentale del fractional Fermi sea attraverso simulazione quantistica, è attualmente in fase di revisione. Se confermato, potrebbe consolidare ulteriormente l’idea che stiamo entrando in un territorio della fisica dove le sorprese sono tutt’altro che finite.

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Gli altermagneti rappresentano una delle scoperte più affascinanti della fisica degli ultimi anni, e adesso un gruppo di ricercatori dell’Università di Buffalo ha proposto un metodo ingegnoso per identificarli: usare un minuscolo difetto magnetico dentro un diamante. Sembra quasi fantascienza, eppure questa tecnica di rilevamento quantistico potrebbe aprire le porte a una nuova generazione di elettronica ultraefficiente.

Per capire perché la cosa è così rilevante, serve un passo indietro. Per decenni la fisica ha riconosciuto sostanzialmente due grandi famiglie di magneti. Da una parte i ferromagneti, quelli che tutti conoscono: le calamite sul frigo, per intenderci. Dall’altra gli antiferromagneti, materiali le cui proprietà magnetiche si nascondono a livello atomico ma che promettono prestazioni velocissime nel trasporto di informazioni. Poi, nel 2019, un team dell’Università di Magonza ha osservato qualcosa che non tornava. Il biossido di rutenio si comportava come un antiferromagnete sulla carta, ma reagiva alla corrente elettrica come un ferromagnete. Da lì è nato il concetto di altermagnete, una terza categoria che potrebbe combinare il meglio di entrambi i mondi.

Come funziona il sensore a base di diamante

La tecnica proposta dal team guidato dal fisico Jamir Marino, descritta su Physical Review Letters, sfrutta un difetto microscopico presente nel diamante. Si tratta di una struttura formata da un atomo di azoto e un atomo di carbonio mancante. Questi difetti sono incredibilmente sensibili all’attività magnetica circostante. L’idea è relativamente semplice nel principio: si ruota lo spin magnetico del difetto in diverse direzioni e si misura quanto velocemente si rilassa. Se il rilassamento avviene più rapidamente in certe direzioni rispetto ad altre, quello schema potrebbe rivelare le firme tipiche degli altermagneti.

Un aspetto particolarmente interessante è che questa tecnica risulterebbe molto meno invasiva rispetto ai metodi tradizionali. Quando si studia un materiale magnetico, perturbarlo troppo con la misurazione stessa può falsare i risultati. Qui il rischio è minimo. Tra i coautori dello studio figurano anche Libor Šmejkal e Jairo Sinova, proprio i ricercatori che per primi hanno proposto il concetto di altermagnete. Sinova ha sottolineato come questa tecnica di rilevamento possa diventare uno strumento fondamentale per esplorare i materiali candidati, individuando pattern magnetici direzionali sottili senza disturbare significativamente il campione.

Perché gli altermagneti potrebbero cambiare l’elettronica

C’è un dato che fa riflettere: gli studi teorici suggeriscono che oltre 200 materiali potrebbero qualificarsi come altermagneti, più del doppio dei ferromagneti conosciuti. Se confermato, sarebbe un bacino enorme di risorse per l’elettronica del futuro. Questi materiali promettono di rendere il trasporto delle informazioni radicalmente più efficiente, consentendo dispositivi più piccoli e con consumi energetici drasticamente ridotti.

Va detto con onestà che per ora tutto questo esiste solo come proposta teorica. Il team ha sviluppato il sistema usando modelli sofisticati di dinamica quantistica, ma servono ancora validazioni sperimentali concrete. Nessuno può ancora garantire che il sensore a diamante funzioni come previsto nella pratica. Però il potenziale è enorme, e la comunità scientifica internazionale sta guardando con grande attenzione a questi sviluppi. Identificare in modo efficiente i materiali altermagneti resta un passaggio cruciale prima di poterli effettivamente utilizzare nella tecnologia quotidiana. E quel piccolo difetto dentro un diamante potrebbe essere proprio la chiave giusta per riuscirci.

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Il celebre gatto di Schrödinger ha appena guadagnato un nuovo livello di stranezza. Un gruppo di fisici dell’Università di Oxford è riuscito a creare un tipo completamente inedito di stato quantistico, costruito a partire da componenti che sono già di per sé profondamente non classiche. E questo cambia parecchio le carte in tavola, sia per il futuro del calcolo quantistico sia per la comprensione delle regole bizzarre che governano il mondo subatomico.

Per chi non mastica fisica tutti i giorni, un breve riassunto. Il gatto di Schrödinger è un esperimento mentale: un gatto ipotetico che si trova contemporaneamente vivo e morto, finché qualcuno non lo osserva. Nella realtà, ovviamente, nessun gatto viene maltrattato, ma gli scienziati creano regolarmente sovrapposizioni quantistiche reali in laboratorio. Atomi, luce, persino il moto di particelle intrappolate possono esistere in più stati simultaneamente. È il principio su cui si basano tecnologie come i computer quantistici e gli orologi di precisione estrema.

Fino a oggi, gli stati “tipo gatto” più noti venivano costruiti combinando pacchetti d’onda coerenti, cioè gli equivalenti quantistici più vicini al moto classico. Il team di Oxford ha fatto qualcosa di diverso e decisamente più ambizioso.

Costruire stati quantistici da componenti già non classiche

La novità sta nel metodo. Invece di partire da stati coerenti, i ricercatori hanno sviluppato una tecnica che combina un’ampia gamma di componenti quantistiche già altamente non classiche. Parliamo di sovrapposizioni di stati compressi (squeezed states), dove l’incertezza quantistica si distribuisce in modo diverso su ciascuna parte dello stato. Roba che farebbe girare la testa anche a chi di meccanica quantistica ne sa parecchio.

L’esperimento ha sfruttato il moto di un singolo ione intrappolato. Questa piattaforma è particolarmente versatile perché combina due sistemi quantistici distinti: lo stato interno dello ione, che funziona come un qubit, e il suo moto, che si comporta come un oscillatore armonico quantistico capace di occupare molti livelli energetici diversi. Prima hanno generato interazioni che intrecciavano lo stato interno con diverse possibili configurazioni di moto, poi hanno eseguito una misurazione quantistica a metà circuito sullo stato interno. Il risultato? Il moto dello ione collassava nella sovrapposizione desiderata.

Come ha spiegato il primo autore dello studio, il dottor Sebastian Saner del Dipartimento di Fisica di Oxford, questo approccio ha fornito uno strumento per “scolpire” la sovrapposizione quantistica in quasi qualsiasi forma immaginabile.

Verso computer quantistici più robusti

La flessibilità del metodo è notevole. Regolando i parametri sperimentali, il team poteva modificare dimensione, orientamento e separazione delle componenti all’interno della sovrapposizione. Le misurazioni successive hanno rivelato pattern di interferenza e regioni di cosiddetta negatività di Wigner, segni inequivocabili che gli stati prodotti non erano banali miscele classiche ma autentiche sovrapposizioni quantistiche composte da stati motori genuinamente non classici.

E le applicazioni pratiche? La ricerca punta dritta verso tecnologie future basate su oscillatori quantistici, non solo su semplici qubit. Questi tipi di stati potrebbero essere più resistenti agli errori e supportare strategie di correzione più semplici ed efficaci. Un passo avanti concreto per il calcolo quantistico, insomma.

Ma c’è anche un aspetto più profondo. Questi esperimenti offrono una piattaforma nuova per indagare una delle domande più grandi della fisica: dove si trova esattamente il confine tra il mondo classico che sperimentiamo ogni giorno e la realtà quantistica che lo sostiene. Il gatto di Schrödinger, a quanto pare, non ha ancora finito di sorprenderci.

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Un chip neuromorfico capace di operare a temperature prossime allo zero assoluto potrebbe cambiare radicalmente il futuro del quantum computing. Non è fantascienza, ma il risultato concreto di una ricerca condotta alla University of Hong Kong, pubblicata su Nature Communications il 12 giugno 2026. E la cosa davvero notevole è che tutto parte da un componente già diffusissimo nell’industria: un transistor in carburo di silicio.

Il gruppo di ricerca, guidato dal professor Yuhao Zhang e dal dottorando Xin Yang, ha trovato il modo di far comportare un singolo transistor SiC MOSFET come un neurone artificiale. In pratica, il dispositivo genera impulsi elettrici che imitano quelli del cervello umano, ma lo fa a temperature incredibilmente basse, fino a 10 millikelvin. Per dare un’idea: parliamo di un ambiente più freddo dello spazio profondo. Il meccanismo sfrutta un fenomeno chiamato resistenza differenziale negativa, che nel carburo di silicio emerge in modo particolarmente stabile e riproducibile quando si scende sotto i 2 Kelvin.

Perché serve proprio lì, nel cuore gelido dei computer quantistici

Chiunque abbia seguito anche superficialmente lo sviluppo dei computer quantistici sa che i qubit, le unità fondamentali di calcolo, sono bestie capricciose. Devono restare a temperature bassissime per funzionare, e l’elettronica di controllo tradizionale, basata su silicio, genera troppo calore. Questo costringe i progettisti a piazzare i circuiti di controllo lontano dai qubit, collegandoli con cavi lunghissimi che complicano tutto e limitano la scalabilità dei sistemi.

Il chip neuromorfico in carburo di silicio risolve questo problema alla radice. Consuma migliaia di volte meno energia rispetto all’elettronica convenzionale, e quindi può stare fisicamente accanto ai qubit senza disturbarli. Come ha spiegato il professor Zhang, questo approccio riduce drasticamente il carico termico sui sistemi criogenici, aprendo la strada a computer quantistici su larga scala molto più pratici da costruire.

C’è un dettaglio che rende tutto ancora più interessante dal punto di vista industriale. Il carburo di silicio è già prodotto in enormi volumi per veicoli elettrici e reti energetiche. Questo significa che la produzione di questi chip criogenici potrebbe appoggiarsi su fonderie già esistenti, su wafer da 300 millimetri, senza dover inventare processi manifatturieri da zero. Una scalabilità che raramente si vede quando si parla di tecnologie così avanzate.

Oltre il quantum computing: dallo spazio profondo alle reti neurali criogeniche

La ricerca non si è fermata al singolo neurone artificiale. Il team ha dimostrato che più dispositivi possono essere collegati in cascata, formando reti neurali artificiali operative a temperature criogeniche. Questo apre scenari affascinanti per l’elaborazione dati locale direttamente dentro i sistemi quantistici, con applicazioni immediate nella correzione degli errori quantistici e nel controllo in tempo reale dei qubit.

Ma le ambizioni vanno anche oltre il quantum computing. Circuiti così efficienti e resistenti al freddo estremo potrebbero trovare impiego nelle missioni spaziali di prossima generazione. Sulla superficie lunare, o nelle regioni più remote del sistema solare, dove le temperature sono spietate e ogni milliwatt di energia conta, questa tecnologia potrebbe fare la differenza tra una missione possibile e una irrealizzabile.

Quello che colpisce di più, alla fine, è la semplicità elegante dell’idea. Prendere un componente industriale già maturo, scoprire che nasconde proprietà fisiche straordinarie a basse temperature, e trasformarlo in qualcosa che imita il cervello umano per far funzionare meglio i computer del futuro. È il tipo di innovazione che non fa rumore, ma che potrebbe davvero spostare gli equilibri.

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Un metallo che sembrava non avere più segreti ha appena sorpreso tutti. Il cobalto, uno degli elementi magnetici più studiati degli ultimi quarant’anni, custodiva al suo interno un panorama quantistico di straordinaria complessità, rimasto invisibile fino a oggi. La scoperta arriva da un team internazionale guidato dal fisico Jaime Sánchez Barriga dell’Helmholtz-Zentrum Berlin e pubblicata sulla rivista Communications Materials, del gruppo Nature Portfolio, il 5 giugno 2026.

Per decenni la comunità scientifica ha dato per scontato che la struttura elettronica del cobalto fosse completamente mappata. E invece, grazie a misurazioni condotte con la tecnica della spettroscopia di fotoemissione risolta in spin e angolo presso il sincrotrone BESSY II, i ricercatori hanno scoperto una fitta rete di linee nodali magnetiche. Si tratta di particolari incroci topologici dove due stati elettronici polarizzati in spin si intersecano senza generare alcun gap energetico. Non punti isolati, ma percorsi continui che attraversano l’intera struttura cristallina del cobalto.

La cosa notevole è che questi stati restano stabili a temperatura ambiente. Non servono condizioni estreme di laboratorio per osservarli, il che li rende particolarmente interessanti per applicazioni reali.

Elettroni che si comportano come particelle prive di massa

Quello che rende questa scoperta davvero fuori dall’ordinario è il comportamento degli elettroni in prossimità delle linee nodali. In certe direzioni all’interno del cristallo, gli elettroni del cobalto si muovono come se fossero privi di massa, un po’ come fa la luce. Questa proprietà, mai osservata prima in un ferromagnete elementare, apre scenari enormi per l’elettronica del futuro.

E non finisce qui. Poiché il cobalto è un materiale ferromagnetico e rompe la simmetria di inversione temporale, gli stati elettronici legati a queste linee nodali portano con sé una polarizzazione di spin netta. Cambiando la direzione della magnetizzazione del materiale, si può invertire completamente quella polarizzazione. In pratica, si ottiene una sorta di interruttore magnetico capace di accendere e spegnere determinate proprietà quantistiche. È esattamente il tipo di funzionalità che chi lavora nella spintronica cerca da tempo.

Le simulazioni teoriche, condotte dal gruppo di Maia G. Vergniory del Donostia International Physics Center e dell’Université de Sherbrooke, hanno confermato punto per punto i risultati sperimentali. Le linee nodali nel cobalto sono protette dalle simmetrie cristalline a specchio e restano prive di gap anche quando si tiene conto dell’accoppiamento spin orbita, un dettaglio tecnico che in molti altri materiali tende a distruggere queste strutture.

Cosa cambia adesso e perché conta

Questa ricerca non riguarda solo il cobalto. Il team ha suggerito che stati topologici simili potrebbero essere nascosti in altri ferromagneti elementari e metalli di transizione studiati da decenni senza che nessuno li abbia mai cercati con gli strumenti giusti. Se ulteriori indagini confermassero questa ipotesi, si aprirebbe un capitolo completamente nuovo nella fisica dei materiali quantistici.

I ricercatori hanno anche proposto alcune strategie per modulare ulteriormente queste proprietà, ad esempio studiando le interfacce con materiali contenenti elementi pesanti ad alta carica nucleare, oppure esplorando il comportamento in dimensioni ridotte.

Allo studio hanno partecipato gruppi provenienti da HZB, Diamond Light Source, l’Università dei Paesi Baschi, l’Istituto Leibniz di Dresda, la TU Dresden, IMDEA Nanoscience di Madrid e l’Université de Sherbrooke in Canada. Il fatto che un elemento così familiare come il cobalto possa ancora riservare sorprese di questa portata la dice lunga su quanto resta ancora da capire, anche nei materiali che crediamo di conoscere meglio.

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