La svolta annunciata da Quantinuum segna un passaggio importante in uno dei campi più difficili della fisica contemporanea: la superconduttività, cioè la capacità di alcuni materiali di far scorrere corrente elettrica senza alcuna resistenza. Il nuovo computer quantistico Helios, basato su 98 qubit a ioni intrappolati, è riuscito a simulare con un livello di dettaglio mai raggiunto prima diversi modelli teorici utilizzati per indagare questi fenomeni. È un risultato che gli stessi ricercatori definiscono “storico” perché mostra per la prima volta come una piattaforma quantistica possa non solo riprodurre, ma anche misurare correlazioni superconduttive rilevanti dal punto di vista fisico. Un compito che i computer classici, pur potentissimi, non riescono più a sostenere quando le dimensioni del sistema crescono oltre certi limiti. Ed è esattamente in quel punto che Helios sembra iniziare a camminare con passo sicuro.
Come Helios ha ottenuto la simulazione più grande di sempre e perché è un punto di svolta nella fisica della materia
Il cuore di questa scoperta sta nella capacità di Helios di affrontare il modello di Fermi-Hubbard, uno dei modelli matematici più complessi e importanti della fisica della materia condensata. È un modello che, da decenni, i fisici usano per cercare di capire come e quando gli elettroni cooperano tra loro fino a generare stati superconduttivi. Fino a oggi, però, la sua simulazione su larga scala era sempre rimasta fuori portata: troppi parametri, troppi stati quantistici intrecciati, troppa complessità per essere compressa nei calcoli tradizionali. Helios ha superato questo limite arrivando a simulare fino a 72 orbitali con circuiti da 90 qubit e oltre tremila operazioni a due qubit, una scala mai raggiunta. Il risultato decisivo è stata la misurazione dell’aumento delle correlazioni eta, considerata una delle firme più sensibili dell’accoppiamento superconduttivo.
Il sistema di Quantinuum utilizza ioni di bario invece dei più tradizionali ioni di itterbio, una scelta che riduce la complessità dei laser necessari al funzionamento e rende più stabili le fasi di manipolazione dei qubit. È una tecnologia che garantisce una connettività “all-to-all”, cioè la possibilità per ogni qubit di interagire con tutti gli altri. Questa caratteristica, che sembra quasi un dettaglio ingegneristico, è stata in realtà la chiave per eseguire i circuiti più complessi del modello, perché i fenomeni superconduttivi coinvolgono correlazioni che si propagano tra molte parti del sistema contemporaneamente. Secondo gli scienziati, Helios è riuscito a gestire simulazioni che su un supercomputer tradizionale avrebbero richiesto tempi impraticabili. Il team ha esplorato diversi regimi: accoppiamento indotto da campi elettromagnetici, modelli “d-wave” in reticoli a scacchiera e configurazioni “s-wave” in sistemi a doppio strato, rilevanti per i materiali di nuova generazione come i nichelati. La capacità di muoversi tra modelli tanto diversi mostra un’altra cosa: che la ricerca quantistica sta entrando in una fase in cui la teoria non è più solo un obiettivo da raggiungere, ma un campo che inizia finalmente a essere esplorato in modo concreto.
Le implicazioni per l’energia, l’industria e il futuro dei computer quantistici di larga scala
Questo risultato arriva in un momento in cui la corsa al quantum computing non riguarda più solo la ricerca accademica, ma sempre più applicazioni commerciali e industriali. Aziende come BMW, Amgen, JPMorgan e SoftBank hanno già stretto partnership per accedere ad Helios perché simulazioni di questo tipo possono rivoluzionare settori chiave: dalla progettazione di nuovi materiali alla chimica avanzata, dalla finanza all’ottimizzazione energetica. Uno dei temi centrali è la possibilità di utilizzare futuri superconduttori a temperatura ambiente, materiali capaci di trasportare energia senza perdite. Una tecnologia del genere cambierebbe radicalmente la trasmissione elettrica, i sistemi di mobilità magnetica, i dispositivi quantistici e perfino l’alimentazione delle infrastrutture globali. Le simulazioni quantistiche potrebbero accelerare questo percorso, permettendo di esplorare proprietà che oggi sono impossibili da modellare su scala realistica.
Quantinuum ha già annunciato che Helios è soltanto un passo. Nel 2027 arriverà Sol, un computer di quarta generazione con 192 qubit, mentre nel 2029 è previsto Apollo, la prima piattaforma dell’azienda progettata con migliaia di qubit e piena tolleranza agli errori. Il futuro del settore si sta muovendo verso macchine che non solo eseguono algoritmi dimostrativi, ma affrontano problemi scientifici e industriali reali. Il vantaggio dei computer quantistici a ioni intrappolati, sottolineano gli esperti, è la loro stabilità intrinseca e la precisione con cui i qubit possono essere manipolati, una qualità che diventa cruciale quando si deve ricreare fedelmente un fenomeno delicato come la superconduttività. È un momento in cui il confine tra fisica teorica e tecnologia applicata si sta assottigliando, e Helios sembra segnare una delle prime vere transizioni verso una fase in cui il quantum non è più soltanto un’idea, ma una piattaforma che inizia a risolvere problemi che aspettavano da decenni.
