Il Nobel per la Fisica premia le scoperte che hanno reso possibili i computer quantistici

Tre pionieri premiati per aver dimostrato gli effetti quantistici su un chip

Il 7 ottobre 2025 la Reale Accademia Svedese delle Scienze ha conferito il Premio Nobel per la Fisica a John Clarke, Michel H. Devoret e John M. Martinis per gli esperimenti che hanno portato la meccanica quantistica fuori dal regno atomico e all'interno di circuiti elettrici macroscopici — una svolta che sta alla base degli odierni qubit superconduttori e di gran parte della moderna industria del calcolo quantistico. (nobelprize.org)

Perché questo premio è importante

La meccanica quantistica governa notoriamente atomi, elettroni e fotoni. Per decenni è rimasta aperta la questione di quanto potesse essere grande un sistema continuando a mostrare un comportamento autenticamente quantistico, come l'effetto tunnel tra stati classicamente proibiti o il possesso di livelli energetici discreti e quantizzati. Il comitato per il Nobel ha riconosciuto una serie di esperimenti degli anni '80 che hanno dimostrato tali effetti in un circuito elettrico abbastanza grande da essere tenuto in mano — un passo decisivo verso l'impiego dei fenomeni quantistici in dispositivi ingegnerizzati. (nobelprize.org)

Cosa hanno fatto concretamente i vincitori

Il trio ha eseguito misurazioni su circuiti costruiti attorno a una giunzione Josephson, un sottile strato isolante racchiuso tra due superconduttori. Se raffreddati a temperature nell'ordine dei millikelvin, questi dispositivi supportano gradi di libertà collettivi — essenzialmente variabili di circuito — che si comportano come particelle quantistiche. Gli esperimenti hanno dimostrato che il circuito poteva attraversare per effetto tunnel il passaggio da uno stato a tensione zero a uno a tensione finita e che gli stessi dispositivi assorbivano microonde solo a energie discrete, rivelando livelli quantizzati. Queste osservazioni hanno stabilito che i circuiti elettrici macroscopici possono esibire le stesse regole quantistiche un tempo ritenute confinate agli atomi. (sciencenews.org)

Dalla curiosità di laboratorio ai qubit

Quel salto dalla dimostrazione all'applicazione è ciò che rende il lavoro così rilevante. La stessa fisica sfruttata negli esperimenti sulla giunzione Josephson costituisce la base per i qubit superconduttori, i minuscoli bit quantistici basati su circuiti utilizzati da molti gruppi di ricerca e aziende. I qubit superconduttori codificano l'informazione quantistica in variabili elettriche collettive di un circuito; essi si basano sulla capacità di creare e controllare livelli energetici discreti e di preservare sovrapposizioni coerenti abbastanza a lungo da poter calcolare. In breve, i premiati hanno convertito una possibilità concettuale in principi hardware pratici. (nobelprize.org)

Percorsi attraverso i decenni

Dopo le osservazioni iniziali, il campo si è evoluto attraverso costanti perfezionamenti: materiali migliori, processi di fabbricazione ottimizzati e design di circuiti ingegnosi che hanno aumentato i tempi di coerenza e permesso la realizzazione di porte a due qubit. John Martinis è rimasto una figura centrale nello sviluppo pratico dei processori quantistici superconduttori, guidando in seguito un impegno di alto profilo per dimostrare il "vantaggio quantistico" — il punto in cui un dispositivo quantistico esegue un compito fuori dalla portata dei supercomputer classici. Michel Devoret ha continuato a spostare il confine tra esperimenti fondamentali e hardware quantistico ingegnerizzato, contribuendo alle tecniche di controllo e misurazione dei circuiti superconduttori. I primi esperimenti di precisione di John Clarke e lo sviluppo di rilevatori hanno anch'essi influenzato la traiettoria del settore. Insieme, i loro contributi spaziano dalla fisica fondamentale alle tecnologie oggi in fase di sviluppo commerciale. (sciencenews.org)

A che punto è oggi il calcolo quantistico

I qubit superconduttori sono uno dei principali approcci hardware. Hanno dimostrato algoritmi sempre più complessi, entanglement tra decine di qubit e dimostrazioni mirate di compiti computazionali difficili per le macchine classiche. Tuttavia, rimangono ostacoli significativi: i dispositivi attuali sono rumorosi, il numero di qubit deve aumentare di ordini di grandezza e la correzione degli errori sarà necessaria per eseguire in modo affidabile molte applicazioni utili. Le scoperte premiate col Nobel hanno stabilito il paradigma dell'hardware, ma scalare tale hardware verso computer quantistici general-purpose e fault-tolerant è una sfida ingegneristica e scientifica ancora in corso. (theguardian.com)

Impatti più ampi: sensori, crittografia e oltre

Oltre al calcolo, le tecniche nate da questi esperimenti hanno permesso la creazione di rilevatori e sensori ultra-sensibili — ad esempio, dispositivi superconduttori che rilevano minuscoli campi magnetici, con applicazioni che vanno dalla fisica fondamentale all'imaging medico. L'ascesa dei processori quantistici ha anche richiamato l'attenzione sulla cybersicurezza: macchine quantistiche potenti potrebbero un giorno minacciare la crittografia a chiave pubblica convenzionale, accelerando il lavoro globale sulla crittografia resistente ai calcolatori quantistici. La motivazione del Nobel ha esplicitamente sottolineato che le scoperte dei vincitori hanno aperto opportunità per la crittografia quantistica, i sensori e l'informatica. (nobelprize.org)

Cosa segnala il premio riguardo al settore

Un Premio Nobel riconosce non solo una scoperta, ma anche il suo significato a lungo termine. L'assegnazione del premio per l'effetto tunnel quantistico macroscopico conferma che la transizione da curiosità fondamentale a piattaforma tecnologica — che sta dando frutti nei laboratori e nelle startup di tutto il mondo — è uno degli sviluppi scientifici determinanti della fine del XX e dell'inizio del XXI secolo. La decisione evidenzia anche come i progressi nel controllo sperimentale e nell'ingegneria criogenica abbiano rimodellato ciò che è possibile nella scienza quantistica. (nobelprize.org)

Domande aperte e la strada da percorrere

Nonostante il riconoscimento del Nobel, il settore è lungi dall'essere maturo. Le aree di ricerca chiave includono il miglioramento dei tempi di coerenza, l'ideazione di schemi di correzione degli errori scalabili ed efficienti, il perfezionamento dei materiali e della fabbricazione per ridurre perdite e rumore, e la ricerca di applicazioni rivoluzionarie in cui i processori quantistici superino le alternative classiche in modi economicamente significativi. Il progresso sta accelerando, ma tradurre la fisica di una giunzione Josephson in un calcolo quantistico diffuso e tollerante ai guasti richiederà uno sforzo sostenuto tra accademia, industria e laboratori nazionali.

Considerazioni finali

Il Premio Nobel per la Fisica 2025 celebra una serie di esperimenti che hanno cambiato l'inquadramento della meccanica quantistica da teoria astratta sul mondo microscopico a piattaforma tecnologica che può essere ingegnerizzata, scalata e commercializzata. Questo cambiamento — mostrare l'effetto tunnel quantistico e l'energia quantizzata in circuiti che si possono tenere in mano — è uno dei pilastri dell'ecosistema quantistico contemporaneo. Mentre i ricercatori affrontano la prossima serie di problemi ingegneristici, il lavoro dei vincitori rimarrà un capitolo fondamentale nella storia di come la fisica quantistica sia passata da esperimento mentale a dispositivo concreto.