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Un qubit superconduttivo italiano per esplorare la fisica fondamentale

Il 15 luglio 2026, presso il laboratorio COLD dei Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN, è stato caratterizzato con successo un qubit superconduttivo in alluminio, fabbricato dall’Istituto di Fotonica e Nanotecnologie del CNR (CNR-IFN) di Roma utilizzando l’infrastruttura NanoMicroFab dell’Area della Ricerca di Tor Vergata.

Il progetto del qubit è stato sviluppato nell’ambito di una collaborazione che coinvolge INFN, CNR-IFN, Università di Milano-Bicocca, Università degli Studi di Milano, TIFPA di Trento, Università di Firenze, Università di Pisa e Università di Salerno.

Il dispositivo, di tipo 3D transmon, è alloggiato all’interno di una cavità superconduttiva realizzata presso i Laboratori Nazionali di Legnaro dell’INFN.

Segnale che indica per quanto tempo il qubit superconduttivo rimane in uno stato di coerenza quantistica, circa 0,25 μs

Il risultato rappresenta il culmine di una lunga attività di sviluppo, che ha richiesto numerosi cicli di fabbricazione e caratterizzazione sperimentale. Questo lavoro ha consentito di mettere a punto una procedura affidabile che, una volta raffreddato il dispositivo a pochi millesimi di grado sopra lo zero assoluto, ha permesso di osservare le oscillazioni coerenti caratteristiche dei sistemi quantistici.

Preparato in uno stato di sovrapposizione quantistica, il qubit è in grado di preservarne la coerenza per circa un quarto di microsecondo.

Il primo qubit superconduttivo fu realizzato nel 1999 dal fisico giapponese Yasunobu Nakamura. A distanza di oltre venticinque anni, questo risultato rappresenta un importante passo avanti per la ricerca italiana nel settore delle tecnologie quantistiche.

Grazie a questo traguardo, reso possibile dal sostegno dei progetti QubIT e Quartet della Commissione Scientifica Nazionale V dell’INFN, dei progetti PNRR ICSC e NQSTI e del progetto ERC Synergy GravNet, il team di ricerca potrà ora sfruttare questa tecnologia per sviluppare simulatori e sensori quantistici destinati allo studio delle leggi fondamentali della natura.

Caratterizzazione del qubit: oscillazioni di Rabi
Immagine della giunzione Josephson vista al microscopio elettronico