Superconduttività Triplet e Qubit Quantistici

La maggior parte dei prototipi attuali di computer quantistici utilizza materiali superconduttori per eseguire il calcolo quantistico, poiché questi materiali sono in grado di mantenere le proprietà quantistiche più stabili, con la principale alternativa che è il cosiddetto “computer quantistico a ioni intrappolati”.

Finora, solo i modelli a ioni intrappolati si sono dimostrati sufficientemente affidabili, ma sono molto limitati nel numero di qubit utili che possono contenere (l’equivalente quantistico del bit di un computer tradizionale).

Naturalmente, l’opzione ideale sarebbe migliorare i materiali superconduttori affinché siano adatti al calcolo quantistico. Alcuni sforzi sono stati fatti in questa direzione, in particolare con chirurgia a reticolo e con qubit a più lunga durata. Tuttavia, ciò non è ancora sufficiente per creare computer quantistici superconduttori commerciali e scalabili.

Un altro campo avanzato dell’informatica è lo spintronica, che utilizza le caratteristiche quantistiche delle particelle, lo spin, invece delle cariche elettriche come nell’informatica elettronica classica. Finora, il calcolo quantistico e lo spintronica sono stati in qualche modo correlati, ma non direttamente collegati, poiché i materiali superconduttori non possiedono spin. Almeno fino ad ora.

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

Un team di ricercatori della Norwegian University of Science and Technology e dell’Università degli Studi di Salerno (Italia) potrebbe aver scoperto un superconduttore triplet, un tipo di superconduttore con proprietà di spin uniche.

Questo nuovo tipo di materiale superconduttore potrebbe cambiare le regole del gioco nella costruzione di computer quantistici superconduttori. Hanno pubblicato i loro risultati su Physical Review Letters, con il titolo “Rivelare la Superconduttività Triplet Intrinseca in NbRe Non-Centrosimmetrico tramite Effetti Inversi di Spin-Valve”.

“Un superconduttore triplet è molto desiderato da molti fisici che lavorano nel campo della fisica della materia solida. I materiali che sono superconduttori triplet sono una sorta di ‘sacro graal’ nella tecnologia quantistica, e più specificamente, nel calcolo quantistico.”

Professor Jacob Linder – Norwegian University of Science and Technology

Nel frattempo, un altro team di ricercatori del Niels Bohr Institute dell’Università di Copenhagen, della Norwegian University of Science and Technology, del Leiden Institute of Advanced Computer Science (Paesi Bassi), della Chalmers University of Technology (Svezia), dell’Università di Regensburg (Germania) e dell’azienda Quantum Machines hanno scoperto come rilevare i difetti, una questione 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 Triplet

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Perché è Importante?

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 troppo instabile e il trasferimento di informazioni troppo complesso per essere di uso pratico.

Tuttavia, ciò potrebbe non essere vero se avessimo accesso ai superconduttori triplet. Questo perché possono trasferire lo spin senza perdita di energia, quindi le particelle superconduttive ora trasportano anche lo spin.

“I superconduttori triplet rendono possibili una serie di fenomeni fisici insoliti. Questi fenomeni hanno importanti applicazioni nella tecnologia quantistica e nello spintronica.”

Professor Jacob Linder – Norwegian University of Science and Technology

Quindi, mentre un superconduttore singlet più ordinario può trasportare energia senza resistenza, un superconduttore triplet potrebbe anche trasportare correnti di spin con assoluta zero resistenza. Di conseguenza, un computer quantistico o spintronico potrebbe essere ultra-veloce e operare consumando quasi nessuna energia!

Leghe Niobio–Reno

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

Più precisamente, hanno trovato l’“effetto spin-valve inverso”, un caso speciale della magnetoresistenza gigante, una proprietà magnetica dei materiali a multistrato, la cui scoperta ha vinto il Premio Nobel 2007.

Questo non è, di per sé, una prova che NbRe sia un superconduttore triplet, ma dimostra sicuramente che non si comporta come dovrebbe un superconduttore singlet convenzionale.

Potenziale a Lungo Termine

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

Inoltre, il materiale funziona come superconduttore a temperatura relativamente alta (almeno rispetto agli 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 richiede appena un grado sopra lo zero assoluto.

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

Il passo successivo sarà far confermare questi risultati da altri ricercatori e condurre ulteriori test che indichino la superconduttività triplet.

I superconduttori triplet possono anche essere usati per creare un tipo di particella molto esotica chiamata “particella di Majorana”, che è la propria antiparticella. Pertanto, può eseguire calcoli in un computer quantistico in modo stabile.

Poiché altri ricercatori stanno anche avvicinandosi all’utilizzo delle particelle di Majorana e Microsoft ha già un chip con Majorana Zero Modes (MZMs), questa sembra una direzione sempre più promettente per il futuro avanzamento del calcolo quantistico.

Rilevamento dei Difetti nei Materiali Quantistici

Cambiamenti Troppo Rapidi

I materiali in cui sono incorporati i qubit spesso mostrano difetti responsabili dell’inaffidabilità del qubit. Questi difetti possono variare spazialmente in modo estremamente rapido, a volte centinaia di volte al secondo.

Pertanto, l’attuale metodo di rilevazione di questi difetti, che può richiedere fino a un minuto, è completamente insufficiente per catturarli. In effetti, nessuno sapeva esattamente quanto velocemente ciò accadesse 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 basati sulla superconduttività devono fare affidamento su molti “trucci” per riuscire comunque a eseguire i loro calcoli, anche quando, molte volte, il qubit ha subito decoerenza, senza che l’utente possa rilevarlo.

Utilizzare 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 così flessibili come quelli usati nelle CPU o GPU, ma sono ultra-specializzati, molto più veloci in un compito specifico e meno energivori.

Eseguendo l’esperimento direttamente sull’FPGA, hanno potuto formulare una “stima migliore” di quanto rapidamente il qubit avrebbe perso energia basandosi su solo pochi campioni.

Sebbene questo sembri una soluzione ovvia, programmare correttamente l’FPGA è stato molto impegnativo, soprattutto se l’FPGA deve essere leggermente flessibile.

Il metodo che hanno usato è che il chip aggiorna la sua “conoscenza” interna, chiamata modello Bayesiano, dopo ogni singola misurazione del qubit.

Fonte: Physical Review X

Ciò ha permesso al sistema di adattarsi continuamente su come apprendere 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.”

Associate Professor Morten Kjaergaard – Niels Bohr Institute

Verso la Calibrazione in Tempo Reale

Finora, l’industria del calcolo quantistico doveva semplicemente “sperare” che i propri qubit funzionassero ancora, e lavorava duramente per ridurre la probabilità e la velocità della decoerenza.

Ma questo nuovo approccio apre la strada a calcoli che selezionano attivamente qubit affidabili, anche con materiali meno 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 invece di ore o giorni.”

Associate Professor Morten Kjaergaard – Niels Bohr Institute

Nel lungo periodo, questo aprirà un nuovo campo di indagine, dove si comprenderà meglio cosa rende un qubit “cattivo”, invece di basarsi su medie e supposizioni.

Conclusione

Come all’alba dell’elettronica, il progresso del calcolo quantistico arriverà da una moltitudine di direzioni.

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

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 fare affidamento su materiali più complessi o difficili da produrre.

Investire nell’Innovazione del Calcolo Quantistico

Microsoft

Mentre Microsoft è più conosciuta per la sua forte presenza nei sistemi operativi con Windows, è anche un colosso in molti altri settori tecnologici.

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

Sebbene non sia il leader nei servizi cloud (dominati da AWS di Amazon), Microsoft rappresenta il 20% dell’infrastruttura cloud globale tramite la sua piattaforma Azure, pari alla somma delle quote di Google, Alibaba e Oracle.

Fonte: Statista

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

Per quanto riguarda l’IA, Microsoft si è concentrata maggiormente su casi d’uso tecnici e applicazioni aziendali piuttosto che su app consumer, in particolare con il programma AI4Science, su IA utili per la ricerca scientifica.

Ciò include, ad esempio, accelerare il lavoro dei ricercatori di materiali per progettare nuove molecole o elettrodi per batterie facendo sì che un’IA riduca 32 milioni di potenziali materiali a 500.000 candidati, e poi a 800 in meno di 80 ore.

Fonte: Microsoft

Società come Unilever stanno già usando questa “Chimica Generativa” per accelerare le loro scoperte scientifiche.

Finora, per quanto riguarda il calcolo quantistico, Microsoft sembrava rimanere indietro rispetto a Google o IBM; offriva servizi cloud di calcolo quantistico con Azure Quantum. Il servizio può anche offrire “computazione ibrida”, mescolando il calcolo quantistico con il servizio tradizionale di supercomputer basato su cloud.

Fonte: Microsoft

Quando Microsoft ha rilasciato il proprio chip basato su particelle di Majorana all’inizio del 2025, l’azienda è diventata uno dei leader globali nel calcolo quantistico.

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

(Puoi anche leggere il nostro articolo che mette in evidenza Microsoft nel suo complesso in modo più dettagliato per comprendere meglio l’azienda).

Ultime Notizie e Sviluppi sul Titolo Microsoft (MSFT)

Studio di Riferimento

<sup>1. F. Colangelo et al, Rivelare la Superconduttività Triplet Intrinseca in NbRe Non-Centrosimmetrico tramite Effetti Inversi di Spin-Valve. Phys. Rev. Lett. 135, 226002 – Pubblicato 25 November, 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 13 February, 2026. DOI: https://doi.org/10.1103/gk1b-stl3</sup>