Negli ultimi anni, la domanda di potenza di calcolo è cresciuta in modo esponenziale, soprattutto con l’avvento dell’intelligenza artificiale e del calcolo quantistico. Tuttavia, l’attuale tecnologia basata sul silicio è arrivata a un punto critico, dove il consumo energetico e lo spreco di energia sotto forma di calore rappresentano un ostacolo insormontabile. Una risposta promettente arriva dall’elettronica superconduttrice, che opera a temperature prossime allo zero assoluto e promette un’efficienza energetica senza precedenti. Il problema? Garantire la conversione della corrente elettrica in ambienti così estremi senza introdurre rumore o interferenze che compromettano la delicatezza dei qubit, i mattoni del calcolo quantistico. Su questo fronte, i ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) hanno appena fatto un passo avanti decisivo, sviluppando un raddrizzatore basato su diodi superconduttori.
Chip superconduttore: energia pulita per il calcolo quantistico
Il silicio, cuore dell’informatica tradizionale, è sempre meno sostenibile per i futuri sistemi di calcolo ad alte prestazioni. La tecnologia a base di silicio dissipa gran parte dell’energia sotto forma di calore, con conseguenze negative in termini di costi e impatto ambientale. L’elettronica superconduttrice rappresenta invece una strada alternativa in grado di realizzare sistemi che non oppongono resistenza al passaggio di corrente, eliminando così le perdite energetiche.
Tuttavia, questa tecnologia richiede un ambiente criogenico molto complesso. Il collegamento tra i circuiti freddi (a temperature vicine allo zero assoluto) e quelli caldi (a temperatura ambiente) comporta l’utilizzo di numerosi cavi che generano interferenze elettromagnetiche e termiche, ostacolando la stabilità dei qubit, ossia delle unità base del calcolo quantistico.
Per risolvere questa criticità, il team guidato da Jagadeesh Moodera al MIT ha sviluppato un innovativo raddrizzatore basato su diodi superconduttori integrati su chip, capaci di convertire direttamente la corrente alternata (AC) in corrente continua (DC) in ambiente criogenico.
Grazie a questo approccio, si riduce drasticamente la necessità di cablaggi tra mondo “caldo” e “freddo”, abbattendo così il rumore termico ed elettromagnetico che può compromettere il funzionamento dei sistemi quantistici. Questa tecnologia apre le porte a supercomputer superconduttori più efficienti e stabili, con un impatto notevole in termini di risparmio energetico e affidabilità.
Oltre a rivoluzionare il calcolo quantistico, i circuiti superconduttori sviluppati al MIT trovano applicazioni in ambiti di frontiera come la fisica delle particelle e la ricerca della materia oscura.
Dispositivi analoghi sono utilizzati in esperimenti di altissima sensibilità, come quelli del CERN e del progetto LUX-ZEPLIN del Berkeley National Laboratory, dove è essenziale isolare i segnali da interferenze esterne per rilevare fenomeni estremamente deboli. I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati su Nature Electronics.
