Immaginate un computer che può risolvere in pochi minuti problemi che ai supercomputer tradizionali richiederebbero millenni. Questa è la promessa dei computer quantistici, e i superconduttori sono la tecnologia che li rende possibili.
Ma come funzionano? A differenza dei normali computer che usano bit che valgono 0 o 1, i computer quantistici utilizzano qubit, unità di calcolo che possono esistere in entrambi gli stati contemporaneamente grazie alla sovrapposizione quantistica. Questa caratteristica permette loro di eseguire milioni di calcoli in parallelo, aprendo possibilità computazionali esponenziali.
Il cuore di questa tecnologia sono i materiali superconduttori, che a temperature vicine allo zero assoluto (circa -273°C) permettono agli elettroni di muoversi senza alcuna resistenza. Quando i materiali diventano superconduttori, i loro elettroni si accoppiano formando coppie di Cooper, che possono trasportare carica attraverso barriere isolanti tramite il tunneling quantistico.
Collocando due superconduttori su entrambi i lati di un isolante si crea una giunzione Josephson, componente cruciale che i computer quantistici utilizzano come qubit superconduttori. Queste giunzioni sono alla base delle piattaforme più promettenti perché scalabili e integrabili.
Proprio grazie a questa tecnologia, alcune settimane fa è stato inaugurato a Napoli il primo computer quantistico italiano a superconduttori con 24 qubit, destinato a superare i 40 qubit entro fine anno. Nel frattempo, ricercatori dell'Università della California, Riverside, hanno sviluppato un superconduttore innovativo che potrebbe migliorare ulteriormente stabilità e affidabilità di questi sistemi.
La sfida più grande resta la decoerenza: i qubit sono estremamente sensibili all'ambiente circostante e perdono rapidamente le loro proprietà quantistiche. Ecco perché servono temperature così estreme e sistemi di raffreddamento complessi.
Le applicazioni future sono straordinarie: dalla crittografia alla scoperta di nuovi farmaci, dall'ottimizzazione dei trasporti alla simulazione di materiali avanzati. La superconduttività non è solo una curiosità fisica, ma la chiave che potrebbe aprire una nuova era nell'informatica e nella risoluzione di problemi oggi considerati impossibili.
Fonti
- https://tech.everyeye.it/notizie/superconduttore-dorato-chiave-rivoluzionare-computer-quantistici-756266.html
- https://www.ansa.it/canale_scienza/notizie/frontiere/2024/05/31/ecco-il-primo-computer-quantistico-italiano-ha-cuore-da-24-qubit_e883354a-4fb0-4e3f-8f0c-cb7b55cc3340.html
- https://www.ansa.it/canale_scienza/notizie/frontiere/2024/05/29/il-primo-computer-quantistico-italiano-a-superconduttori-diretta-dalle-1000_292fbe7b-32ea-4d1d-9f83-78e243383292.html
- https://www.fondazioneleonardo.com/stories/computer-quantistico-napoli