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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Quella che sembrava una delle conquiste più importanti nel campo del quantum computing potrebbe essere stata interpretata in modo troppo ottimistico. Un gruppo di fisici ha provato a verificare alcune delle affermazioni più entusiasmanti degli ultimi anni e ha trovato qualcosa di molto diverso da quanto ci si aspettava. Anzi, ha trovato un problema che va ben oltre la fisica quantistica e tocca il modo stesso in cui funziona la pubblicazione scientifica.

Il team, guidato da Sergey Frolov, professore di fisica all’Università di Pittsburgh, insieme a colleghi del Minnesota e di Grenoble, ha condotto una serie di studi di replicazione su effetti topologici in dispositivi superconduttori e semiconduttori su scala nanometrica. Parliamo di un settore che fa gola a molti, perché potrebbe aprire la strada al topological quantum computing: un approccio teorico per conservare e manipolare l’informazione quantistica proteggendola naturalmente dagli errori. Un sogno, in pratica.

Eppure, ogni volta che i ricercatori hanno ripetuto gli esperimenti, sono emersi modi più semplici per spiegare quei dati. Segnali che erano stati presentati come passi avanti enormi nel quantum computing, pubblicati sulle riviste più prestigiose, avevano in realtà spiegazioni alternative molto più banali. La cosa inquietante? Quando hanno provato a far pubblicare queste scoperte, si sono scontrati con un muro. Gli editori delle stesse riviste che avevano accolto gli studi originali rifiutavano i lavori di replicazione perché “privi di novità” o perché “il campo era andato avanti”. Come se la verifica dei risultati scientifici fosse un dettaglio trascurabile.

Una battaglia lunga due anni per farsi ascoltare

Per superare questo ostacolo, i ricercatori hanno deciso di unire diverse repliche in un unico articolo completo, concentrato proprio sul topological quantum computing. L’obiettivo era doppio: dimostrare che anche segnali sperimentali molto suggestivi possono avere interpretazioni diverse quando si analizzano dataset più completi, e proporre cambiamenti concreti nel processo di peer review. Più condivisione dei dati, più discussione aperta sulle possibili alternative. Cose che dovrebbero essere normali nella scienza, ma evidentemente non lo sono abbastanza.

Il percorso è stato tutt’altro che semplice. L’articolo è stato sottomesso a settembre 2023 e ha trascorso un tempo record di due anni sotto revisione editoriale e tra pari. Due anni. Alla fine è stato pubblicato sulla rivista Science l’8 gennaio 2026, ma il fatto che ci sia voluto così tanto la dice lunga su quanto sia difficile mettere in discussione risultati già celebrati dalla comunità.

Cosa significa tutto questo per la ricerca sul quantum computing

Questa vicenda non mette in dubbio il potenziale del quantum computing in sé. Quella resta una delle frontiere più promettenti della tecnologia moderna. Però solleva domande serie su come vengono validate le scoperte scientifiche. Se replicare un esperimento viene considerato un lavoro di serie B, se nessuno vuole pubblicare i risultati che contraddicono studi precedenti, allora il sistema ha un problema strutturale. E non è un problema piccolo.

Il lavoro di Frolov e colleghi ricorda che la scienza funziona davvero solo quando qualcuno ha il coraggio (e la pazienza) di verificare quello che gli altri danno per assodato. Anche quando ci vogliono anni per farlo e altri anni per convincere il mondo ad ascoltare.

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Cambiare la polarità di un ferromagnete usando solo un fascio di luce laser, senza bisogno di scaldare nulla. Sembra fantascienza, eppure è esattamente quello che un gruppo di ricercatori dell’Università di Basilea e del Politecnico federale di Zurigo (ETH) è riuscito a dimostrare. Lo studio, pubblicato sulla rivista Nature nel marzo 2026, apre prospettive davvero notevoli: in futuro, questa tecnica potrebbe permettere di scrivere e riconfigurare circuiti elettronici direttamente su un chip, usando la luce come unico strumento.

Per capire perché questa scoperta faccia tanto rumore, vale la pena fare un passo indietro. Un ferromagnete funziona perché miliardi di minuscoli momenti magnetici all’interno del materiale si allineano nella stessa direzione. Ogni elettrone possiede una proprietà chiamata spin, che genera un campo magnetico piccolissimo. Quando tutti questi spin puntano dalla stessa parte, l’effetto combinato produce un magnete forte e stabile. Quello che si trova attaccato alla porta del frigorifero, per intendersi. Normalmente, per invertire la polarità di un magnete del genere, bisogna portarlo sopra una certa temperatura critica: il calore rompe l’ordine, gli spin si rimescolano, e quando il materiale si raffredda possono riorientarsi in modo diverso. Il team guidato dal professor Tomasz Smoleński a Basilea e dal professor Ataç Imamoğlu a Zurigo ha trovato il modo di fare tutto questo senza alzare la temperatura di un grado. Solo con un impulso di luce laser.

Materiali quantistici e stati topologici: la ricetta della svolta

Il segreto sta nel materiale utilizzato. I ricercatori hanno lavorato con due strati ultrasottili di un semiconduttore organico chiamato ditelluride di molibdeno, sovrapposti con una leggera rotazione tra loro. Questo piccolo dettaglio geometrico cambia tutto: la torsione genera comportamenti elettronici insoliti e permette agli elettroni di organizzarsi in quelli che vengono chiamati stati topologici.

Per spiegare cosa siano, i fisici usano spesso un’analogia semplice ma efficace. Una palla non ha buchi, una ciambella ne ha uno. Non importa quanto si deformi una palla: non diventerà mai una ciambella senza tagliarla. Allo stesso modo, gli stati topologici sono fondamentalmente diversi tra loro e non possono essere trasformati l’uno nell’altro in modo graduale. In questo sistema particolare, gli elettroni possono passare da stati che si comportano come isolanti a stati che conducono elettricità come i metalli. In entrambi i casi, le interazioni tra gli elettroni fanno sì che i loro spin si allineino, producendo uno stato ferromagnetico.

Ed è qui che entra in gioco il laser. Con un singolo impulso luminoso, il gruppo di ricerca è riuscito a cambiare l’orientamento collettivo degli spin, invertendo la polarità dell’intero ferromagnete in un colpo solo. Non di un singolo elettrone, ma dell’intero sistema. Come ha spiegato Olivier Huber, dottorando all’ETH che ha condotto le misurazioni insieme a Kilian Kuhlbrodt e Smoleński, il cambio di polarità è permanente. E la topologia del materiale influenza le dinamiche di questo processo, il che aggiunge un ulteriore livello di controllo.

Verso circuiti ottici riprogrammabili

La cosa ancora più interessante è che il laser non si limita a invertire il magnete. Può anche creare nuovi confini interni nel materiale, definendo regioni dove lo stato ferromagnetico topologico esiste e regioni dove no. Questo processo è ripetibile, il che significa che si possono controllare dinamicamente sia le proprietà magnetiche sia quelle topologiche del sistema. Per verificare che il minuscolo ferromagnete, largo appena pochi micrometri, avesse davvero cambiato polarità, i ricercatori hanno usato un secondo fascio laser più debole: analizzando la luce riflessa, hanno potuto determinare con precisione l’orientamento degli spin.

Le implicazioni pratiche sono affascinanti. Smoleński ha dichiarato che in futuro sarà possibile usare questo metodo per “scrivere otticamente” circuiti topologici arbitrari e adattabili su un chip. Circuiti che potrebbero includere interferometri miniaturizzati capaci di rilevare campi elettromagnetici estremamente deboli, aprendo la strada a tecnologie di rilevamento di precisione del tutto nuove. Dalla fisica fondamentale ai dispositivi del futuro, questa ricerca dimostra che il confine tra luce e materia è molto più sottile di quanto si pensasse. E che un semplice impulso luminoso può riscrivere le regole del gioco.

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