Un gruppo di fisici guidato da Philip Walther dell'Università di Vienna ha compiuto un'impresa senza precedenti: far funzionare per la prima volta un computer quantistico nello Spazio. Il dispositivo, lanciato a bordo di un razzo Falcon 9, ha dovuto affrontare e superare condizioni estreme, dalle vibrazioni durante il lancio alle radiazioni cosmiche in orbita, dimostrando che l'informatica quantistica può operare anche in ambienti ostili come l'orbita terrestre bassa.
La sfida inizia già prima del lancio. I computer quantistici sono strumenti estremamente delicati: i loro stati quantistici si degradano facilmente a causa di calore, vibrazioni e interferenze. Il processore sviluppato da Walther utilizza fotoni—particelle di luce—che viaggiano in minuscoli percorsi ottici incisi su un chip di vetro. Affinché funzionino correttamente, questi fotoni devono essere assolutamente identici tra loro. Il 23 giugno 2025, il dispositivo è stato lanciato a 28mila chilometri orari a bordo di un razzo Falcon 9. Un viaggio del genere sottopone la strumentazione a vibrazioni potenzialmente distruttive. Per proteggerla, i ricercatori hanno rinforzato i componenti più sensibili con piastre in titanio e incollato saldamente le fibre ottiche con resina epossidica. I test pre-lancio hanno confermato una resistenza impressionante, pari a 1500 volte la forza di gravità terrestre, permettendo al dispositivo di arrivare intatto nello Spazio.
I problemi riscontrati in orbita
Una volta in orbita, però, i problemi si sono moltiplicati. Dei sei rilevatori originali lanciati con il carico, solo tre si sono rivelati effettivamente utilizzabili. Il vero ostacolo è arrivato dalla luce del Sole: creava un rumore di fondo fluttuante che annegava i deboli segnali quantistici. Il team ha dovuto limitare drasticamente le misurazioni a una finestra di soli 30 minuti per ogni orbita di 92 minuti, sfruttando il momento in cui il satellite entrava nell'ombra della Terra. Ma nemmeno l'ombra poteva fermare i protoni ad alta energia intrappolati nelle fasce di Van Allen—cinture di radiazione che circondano il pianeta. Nonostante una spessa schermatura in alluminio, dopo 52 giorni i rilevatori hanno iniziato a degradarsi, registrando falsi contatti. I ricercatori hanno salvato la missione regolando pazientemente il voltaggio inviato ai sensori, recuperando parte del segnale perduto.
L'imprevisto più critico ha riguardato il laser modificato per resistere all'ambiente spaziale. Un adesivo interno, esposto al vuoto dello Spazio, ha iniziato a rilasciare molecole creando una sottile pellicola di carbonio sulle lenti. La potenza del laser è crollata da 20 a 4 milliwatt in una sola settimana. Quando il problema è stato scoperto, il satellite era già integrato nel razzo e non era possibile intervenire.
Il successo dell'esperimento quantistico
Nonostante questi drammatici contrattempi, l'esperimento ha funzionato straordinariamente bene. Portando il cristallo che produce i fotoni a 32,5 gradi centigradi, i ricercatori hanno osservato il cosiddetto calo di Hong-Ou-Mandel. In questo fenomeno quantistico, i fotoni diventati perfettamente indistinguibili iniziano a interferire tra loro, tendendo a emergere insieme dalle giunzioni ottiche. Questo ha provato il perfetto funzionamento dei principi quantistici in orbita. L'esperimento è stato persino replicato con successo in due giorni diversi, confermando l'affidabilità dei risultati.
Il significato di questo successo va ben oltre la curiosità scientifica. Secondo gli autori dello studio, questo traguardo permetterà di costruire strumenti sempre più robusti per applicazioni reali. Il problema fondamentale che i satelliti affrontano è l'enorme volume di dati grezzi che raccolgono continuamente. Trasmetterli verso il suolo è costantemente ostacolato dai limiti della larghezza di banda e dalle rare finestre di comunicazione con le stazioni riceventi. Un computer quantistico in orbita potrebbe elaborare e classificare questi enormi flussi di dati direttamente nello Spazio, inviando sulla Terra solo i risultati finali. Questo non solo risolverebbe il collo di bottiglia della comunicazione, ma potrebbe anche creare una rete quantistica globale incredibilmente veloce ed efficiente.