Una delle scoperte più promettenti nel campo della fisica dei materiali arriva da uno studio pubblicato su Advanced Materials, dove un team di ricercatori ha dimostrato che i polimeri possono essere protagonisti nella rivoluzione del calcolo quantistico. La vera innovazione risiede nella capacità di questi materiali di mantenere stabile lo spin nel tempo, una proprietà fondamentale per l’elaborazione di informazioni quantistiche. A temperatura ambiente, il polimero analizzato ha mostrato un tempo di rilassamento spin-rete (T1) di circa 44 microsecondi e un tempo di memoria di fase (Tm) di 0.3 microsecondi, già superiori rispetto a molti altri sistemi molecolari. Ma il risultato più sorprendente è emerso quando il materiale è stato raffreddato a 5.5 kelvin: T1 è aumentato a 44 millisecondi e Tm ha superato 1.5 microsecondi, senza l’uso di solventi congelati o matrici speciali, condizioni che solitamente limitano l’applicabilità pratica dei materiali quantistici.
Questa stabilità ha permesso ai ricercatori di eseguire operazioni quantistiche controllate, osservando le cosiddette oscillazioni di Rabi, che indicano la possibilità di manipolare lo spin con impulsi a microonde. In altre parole, il polimero è stato in grado di invertire in modo prevedibile gli stati di spin, realizzando le operazioni fondamentali per il calcolo quantistico. Ma la versatilità del materiale non si ferma qui: può essere trasformato in film sottili, funzionare come semiconduttore di tipo p nei transistor e operare stabilmente anche sotto utilizzi ripetuti, rendendolo adatto all’integrazione in dispositivi elettronici. Questo significa che è possibile combinare le funzioni di carica e spin in un’unica soluzione, aprendo la strada a dispositivi ibridi che uniscono elettronica classica e quantistica.
La flessibilità e processabilità del polimero rappresentano un ulteriore punto di svolta. A differenza dei tradizionali materiali quantistici, spesso cristalli fragili che richiedono ambienti criogenici, questo polimero è sintonizzabile, lavorabile e capace di mantenere la coerenza quantistica. Gli autori dello studio lo considerano un passo concreto verso la realizzazione di qubit organici ad alto spin, che potrebbero essere impiegati in sensoristica quantistica operativa in condizioni quotidiane, in dispositivi a film sottile con capacità quantistiche, e in piattaforme scalabili per il calcolo quantistico.
Nonostante questi progressi, rimangono delle sfide. Il tempo di memoria di fase a temperatura ambiente è ancora troppo breve per applicazioni su larga scala. Per questo motivo, il team ha già avviato nuovi studi per ottimizzare la struttura del polimero, testare nuove combinazioni di donatori e accettori, ed esplorare architetture di dispositivi in cui spin ed elettronica possano lavorare in sinergia. Questa scoperta non solo amplia le prospettive della tecnologia quantistica, ma dimostra che l’innovazione può nascere da materiali flessibili e accessibili, capaci di portare la fisica quantistica fuori dai laboratori e dentro la vita quotidiana.
