Chip quantistici al tantalio, dalla Russia una nuova tecnologia per i qubit superconduttori
La corsa verso computer quantistici più stabili passa anche dalla ricerca di materiali capaci di ridurre le perdite che compromettono il funzionamento dei qubit. In Russia, un gruppo di ricercatori ha annunciato lo sviluppo di una tecnologia per realizzare chip al tantalio destinati alle architetture quantistiche superconduttrici.
Il processo è stato messo a punto dalla Bauman Moscow State Technical University (BMSTU) insieme all’All-Russian Research Institute of Automatics (VNIIA). Secondo quanto comunicato dai ricercatori, la tecnologia starebbe già passando dalla sperimentazione all’introduzione produttiva, con le prime forniture di coprocessori quantistici basati sulla nuova piattaforma previste per l’autunno del 2026.
Perché il tantalio interessa ai computer quantistici
Nei circuiti quantistici superconduttori anche imperfezioni estremamente piccole possono diventare un problema. Difetti dei materiali, contaminazioni superficiali e ossidi possono introdurre perdite e rumore, riducendo il tempo durante il quale un qubit riesce a conservare le proprie proprietà quantistiche.
Il tantalio è considerato particolarmente interessante proprio per la qualità delle superfici e delle interfacce che è possibile ottenere. Negli ultimi anni diversi gruppi di ricerca internazionali hanno studiato questo materiale come alternativa all’alluminio e al niobio in alcune parti dei circuiti superconduttori, mostrando la possibilità di ottenere tempi di coerenza elevati.
Il lavoro russo si è concentrato in particolare sulla formazione della fase alfa del tantalio su substrati di silicio. Ottenere in maniera controllata la struttura cristallina desiderata è un passaggio fondamentale perché le caratteristiche del film metallico possono influire direttamente sulle perdite del circuito.
Secondo le informazioni diffuse sul progetto, i ricercatori hanno effettuato oltre mille esperimenti per determinare le condizioni necessarie alla crescita della fase alfa e rendere il processo sufficientemente riproducibile per un possibile utilizzo produttivo.
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Risonatori con fattore di qualità fino a 10 milioni
Prima di arrivare ai chip quantistici completi, la tecnologia è stata verificata attraverso risonatori a microonde criogenici. Questi dispositivi consentono di valutare le perdite del materiale in condizioni vicine a quelle nelle quali operano i circuiti quantistici superconduttori.
Il parametro particolarmente importante è il fattore di qualità, generalmente indicato con la lettera Q: valori più elevati corrispondono a perdite energetiche inferiori.
Secondo gli sviluppatori, i risonatori realizzati con il nuovo processo hanno raggiunto un fattore di qualità di circa 10 milioni nel regime a singolo fotone. Si tratta di condizioni rilevanti per l’elettronica quantistica, dove i circuiti devono funzionare a temperature estremamente basse e con segnali di intensità molto ridotta.
I ricercatori russi sostengono inoltre che prestazioni di questo livello siano state precedentemente dimostrate da realtà internazionali di primo piano come la Princeton University e il centro belga imec. Il confronto, tuttavia, va interpretato con cautela: il fattore di qualità dipende dalla geometria dei dispositivi, dalle condizioni sperimentali e dai metodi di misurazione, quindi un singolo valore non permette da solo di stabilire la superiorità di una tecnologia rispetto a un’altra.
Le prime forniture sono attese nell’autunno 2026
Il passaggio più importante sarà adesso verificare se le prestazioni ottenute sperimentalmente potranno essere mantenute durante la produzione di dispositivi più complessi.
Secondo i responsabili del progetto, il processo tecnologico sviluppato per il tantalio avrebbe già iniziato il percorso verso l’impiego produttivo. Le prime consegne di coprocessori quantistici realizzati sulla piattaforma sono indicate per l’autunno del 2026.
Resta però da vedere quali prestazioni offriranno i qubit realizzati con questo processo. Un elevato fattore di qualità dei risonatori rappresenta un risultato importante, ma un computer quantistico richiede molti altri elementi: tempi di coerenza dei qubit, fedeltà delle operazioni, qualità della lettura, controllo degli errori e riproducibilità della fabbricazione sono tutti parametri determinanti.
Il tantalio, quindi, non rappresenta da solo la soluzione alle difficoltà dell’informatica quantistica. La possibilità di produrre film di alta qualità in maniera controllata e ripetibile potrebbe però contribuire alla realizzazione di qubit superconduttori più stabili, rendendo questo materiale uno dei candidati più interessanti per le future generazioni di processori quantistici.
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