Superconduttività tripla e qubit quantistici

La maggior parte degli attuali prototipi di computer quantistici utilizza materiali superconduttori per eseguire calcoli quantistici, poiché questi materiali sono in grado di mantenere le proprietà quantistiche più stabili; l'alternativa principale è il cosiddetto "computer quantistico a ioni intrappolati".

Finora, solo i modelli a ioni intrappolati si sono dimostrati sufficientemente affidabili, ma sono molto limitanti nel numero di qubit utili che possono contenere (l'equivalente di un bit di un computer normale per i computer quantistici).

Naturalmente, l'opzione ideale sarebbe quella di migliorare i materiali superconduttori in modo che siano adatti ai calcoli quantistici. E alcuni sforzi sono stati fatti in questa direzione, in particolare con chirurgia reticolareand con qubit più duraturiMa tutto questo non è ancora sufficiente per creare computer quantistici superconduttori commerciali e scalabili.

Un altro campo avanzato dell'informatica è la spintronica, che utilizza le caratteristiche quantistiche delle particelle, lo spin, al posto delle cariche elettriche come nell'informatica elettronica classica. Finora, l'informatica quantistica e la spintronica sono state in qualche modo correlate, ma non direttamente collegate, poiché i materiali superconduttori non hanno spin. Almeno fino ad ora.

(Puoi saperne di più sulla spintronica nel nostro articolo dedicato a questa tecnologia)

Un team di ricercatori dell'Università norvegese di scienza e tecnologia e dell'Università degli studi di Salerno (Italia) potrebbe aver scoperto un superconduttore tripletto, un tipo di superconduttore con proprietà di spin uniche.

Questo nuovo tipo di materiale superconduttore potrebbe rappresentare una svolta per la costruzione di computer quantistici superconduttori. I risultati sono stati pubblicati su Physical Review Letters, con il titolo "Svelare la superconduttività intrinseca del tripletto nel NbRe non centrosimmetrico attraverso effetti di spin-valvola inversi".

"Un superconduttore tripletto è in cima alla lista dei desideri di molti fisici che lavorano nel campo della fisica dello stato solido. I materiali superconduttori tripletti rappresentano una sorta di 'Santo Graal' nella tecnologia quantistica e, più specificamente, nell'informatica quantistica."

Professor Jacob Linder – Università norvegese di scienza e tecnologia

Nel frattempo, un altro team di ricercatori del Niels Bohr Institute presso l'Università di Copenaghen, dell'Università norvegese di scienza e tecnologia, del Leiden Institute of Advanced Computer Science (Paesi Bassi), della Chalmers University of Technology (Svezia), dell'Università di Ratisbona (Germania) e dell'azienda Macchine quantistiche hanno scoperto come risolvere i difetti, un problema chiave che affligge i materiali superconduttori, con una nuova forma di rilevamento efficiente delle fluttuazioni.

Hanno pubblicato i loro risultati su Physical Review X2, con il titolo “Tracciamento adattivo in tempo reale dei tassi di rilassamento fluttuanti nei qubit superconduttori".

Superconduttori tripletti

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Perchè importa?

In teoria, lo spin potrebbe essere un mezzo perfetto per il trasferimento di informazioni quantistiche tra qubit e tra diversi computer quantistici.

Il problema è che, nella sua forma attuale, la tecnologia è semplicemente troppo instabile e il trasferimento delle informazioni troppo complesso per avere un'utilità pratica.

Questo, tuttavia, potrebbe non essere vero se avessimo accesso ai superconduttori a tripletto. Questo perché possono trasferire spin senza perdita di energia, quindi le particelle superconduttrici ora trasportano spin con sé.

"I superconduttori tripletti rendono possibili una serie di fenomeni fisici insoliti. Questi fenomeni hanno importanti applicazioni nella tecnologia quantistica e nella spintronica."

Professor Jacob Linder – Università norvegese di scienza e tecnologia

Quindi, mentre un superconduttore singoletto più comune può trasportare energia senza resistenza, un superconduttore tripletto potrebbe anche trasportare correnti di spin con resistenza assolutamente nulla. Di conseguenza, un computer quantistico o spintronico potrebbe essere ultraveloce e funzionare praticamente senza consumare elettricità!

Leghe di niobio-renio

Nel loro lavoro, i ricercatori hanno scoperto che NbRe, una lega di niobio-renio, mostra un comportamento caratteristico di un superconduttore tripletto.

Più precisamente, hanno trovato “l’effetto spin-valvola inverso”, un caso speciale di magnetoresistenza gigante, una proprietà magnetica dei materiali multistrato, la cui scoperta è valsa il premio Nobel nel 2007.

Ciò non costituisce di per sé una prova che NbRe sia un superconduttore tripletto, ma dimostra sicuramente che non si comporta come dovrebbe comportarsi un superconduttore singoletto convenzionale.

Potenziale a lungo termine

Questa scoperta ha un potenziale aggiuntivo poiché NbRe è facilmente disponibile sotto forma di film sottile e la semplicità dell'eterostruttura lo rende particolarmente adatto come potenziale piattaforma scalabile per la spintronica superconduttrice.

Inoltre, il materiale funziona come superconduttore a temperature relativamente elevate (almeno secondo gli standard dei materiali superconduttori), ovvero appena 7 gradi Celsius sopra lo zero assoluto a -273.15 °C (−459.67 °F), mentre la maggior parte degli altri materiali candidati necessita di appena un grado sopra lo zero assoluto.

Tuttavia, sia il niobio che il renio sono metalli costosi e rari, quindi non renderanno direttamente più economici i computer quantistici.

Il prossimo passo sarà quello di far sì che altri ricercatori confermino queste scoperte e conducano ulteriori test che indichino la superconduttività a tripletto.

I superconduttori a tripletto possono anche essere utilizzati per creare un tipo di particella molto esotica chiamata "particella Majorana", che è la sua antiparticella. Pertanto, può eseguire calcoli in un computer quantistico in modo stabile.

Come affermano anche altri ricercatori avvicinandosi allo sfruttamento delle particelle di Majorana e Microsoft ha già un chip con Majorana Zero Modes (MZM), questa sembra essere una direzione sempre più promettente per il futuro progresso dell'informatica quantistica.

Rilevamento dei difetti quantistici dei materiali

Cambiamenti troppo rapidi

I materiali in cui sono incorporati i qubit presentano spesso difetti che ne rendono inaffidabile il funzionamento. Questi difetti possono fluttuare spazialmente a velocità estremamente elevate, a volte centinaia di volte al secondo.

Quindi l'attuale metodo di rilevamento di questi difetti, che può richiedere fino a un minuto, è del tutto insufficiente. Infatti, nessuno sapeva esattamente con quale rapidità ciò avvenisse fino ad ora.

Invece, i ricercatori sono costretti a misurare un tasso medio di perdita di energia, che spesso fornisce un quadro incompleto delle reali prestazioni del qubit.

Di conseguenza, i computer quantistici che si basano sulla superconduttività devono ricorrere a molti “trucchi” per riuscire comunque a eseguire i loro calcoli, anche quando, spesso, il qubit ha subito una decoerenza, senza che l’utente sia in grado di rilevarla.

Utilizzo dei computer classici per aiutare

Per accelerare il rilevamento dei difetti, i ricercatori hanno utilizzato un Field-Programmable Gate Array (FPGA), un controller specializzato. Questi chip specializzati non sono flessibili come quelli utilizzati nelle CPU o nelle GPU, ma sono ultra-specializzati, molto più veloci nello svolgimento di un compito specifico e meno dispendiosi in termini di energia.

Eseguendo l'esperimento direttamente sull'FPGA, sono riusciti a formulare una "stima approssimativa" della velocità con cui il qubit avrebbe perso la sua energia basandosi solo su una manciata di misurazioni.

Sebbene questa possa sembrare una soluzione ovvia, programmare correttamente l'FPGA è stato molto impegnativo, soprattutto se l'FPGA deve essere un po' flessibile.

Il metodo utilizzato consiste nell'aggiornare la propria "conoscenza" interna, chiamata modello bayesiano, dopo ogni singola misurazione di qubit.

Fonte: Revisione fisica X

Ciò ha consentito al sistema di adattare continuamente il modo in cui apprendeva lo stato del qubit, nel modo più efficiente possibile.

“Il controller consente un'integrazione molto stretta tra logica, misurazioni e feedforward: questi componenti hanno reso possibile il nostro esperimento.”

Professore associato Morten Kjaergaard – Istituto Niels Bohr

Verso la calibrazione in tempo reale

Finora, l'industria dell'informatica quantistica doveva semplicemente "sperare" che i propri qubit funzionassero ancora e si impegnava a fondo per ridurre la probabilità e la velocità della decoerenza.

Ma questo nuovo approccio apre la strada al calcolo che seleziona attivamente qubit affidabili, anche con materiali non perfetti.

"Con il nostro algoritmo, l'hardware di controllo veloce può individuare quale qubit è 'buono' o 'cattivo' praticamente in tempo reale. Possiamo anche raccogliere statistiche utili sui qubit 'cattivi' in pochi secondi, anziché in ore o giorni."

Professore associato Morten Kjaergaard – Istituto Niels Bohr

A lungo termine, questo aprirà un nuovo campo di indagine, in cui sarà possibile comprendere meglio cosa rende un singolo qubit "cattivo", invece di affidarsi a medie e ipotesi.

Conclusione

Come agli albori dell'elettronica, il progresso nell'informatica quantistica arriverà da molteplici direzioni.

Un aspetto importante sarà la produzione di materiali superconduttori migliori, in grado di creare qubit più stabili e durevoli. E forse anche di trasportare informazioni sotto forma di corrente di spin superconduttiva.

Nel frattempo, un rilevamento migliorato della decoerenza di un dato qubit potrebbe fornire un metodo basato su sensori e software per migliorare radicalmente le prestazioni senza dover ricorrere a materiali più complessi o difficili da produrre.

Investire nell'innovazione del calcolo quantistico

Microsoft

Sebbene Microsoft sia nota soprattutto per la sua forte presenza nel settore dei sistemi operativi con Windows, è un colosso anche in molti altri settori della tecnologia.

Ad esempio, è leader nelle soluzioni aziendali, tra cui Office (Outlook, Word, Excel e PowerPoint), ma anche nelle chiamate aziendali (Teams), nell'archiviazione condivisa nel cloud (OneDrive), Visio (diagrammi, grafici), Loop (spazio di lavoro collaborativo) e Access (database).

Sebbene non sia leader nei servizi cloud (dominati da AWS di Amazon), Microsoft rappresenta il 20% dell'infrastruttura cloud globale attraverso la sua piattaforma Azure, una quota pari a quella combinata di Google + Alibaba + Oracle.

Fonte: S

Microsoft è anche proprietaria di LinkedIn, GitHub, Xbox e di molti dei più grandi studi di videogiochi del mondo.

Quando si parla di intelligenza artificiale, Microsoft si è concentrata maggiormente sui casi d'uso tecnici e sulle applicazioni aziendali rispetto alle app per i consumatori, in particolare con Programma AI4Science, sulle IA utili alla ricerca scientifica.

Ciò include, ad esempio, l’accelerazione del lavoro degli scienziati dei materiali per progettare nuove molecole o elettrodi per batterie, avendo un'intelligenza artificiale riduce 32 milioni di potenziali materiali a 500,000 candidati e poi a 800 in meno di 80 ore.

Fonte: Microsoft

Aziende come Unilever stanno già utilizzando questa “chimica generativa” per accelerare le loro scoperte scientifiche.

Finora, quando si parla di calcolo quantistico, Microsoft sembrava essere in ritardo rispetto a Google o IBM; offriva servizi cloud di calcolo quantistico con Azure QuantumIl servizio può anche offrire “calcolo ibrido”, che mescola il calcolo quantistico con il tradizionale servizio di supercomputer basato su cloud.

Fonte: Microsoft

Poiché Microsoft ha rilasciato il suo chip basato sulle particelle Majorana all'inizio del 2025, l'azienda è diventata uno dei leader mondiali nel campo dell'informatica quantistica.

Grazie a nuovi materiali come i superconduttori tripletti o alle nuove possibilità di calibrazione in tempo reale, è probabile che Microsoft riuscirà a continuare a progredire e a integrare questi nuovi strumenti nei propri computer quantistici.

(Puoi anche leggere il nostro articolo mette in luce più in dettaglio Microsoft nel suo complesso per comprendere meglio l'azienda).

Ultime notizie e sviluppi sulle azioni Microsoft (MSFT)

Studio referenziato

<sup>1. F. Colangelo et al, Svelare la superconduttività intrinseca del tripletto nel NbRe non centrosimmetrico attraverso effetti di spin-valvola inversi. Phys. Rev. Lett. 135, 226002 – Pubblicato il 25 novembre 2025. DOI: https://doi.org/10.1103/q1nb-cvh6
2. Fabrizio Berritta, et al. Tracciamento adattivo in tempo reale dei tassi di rilassamento fluttuanti nei qubit superconduttori. Phys. Rev. X 16, 011025 – Pubblicato il 13 febbraio 2026. DOI: https://doi.org/10.1103/gk1b-stl3</sup>