Un rivoluzionario motore termico quantistico avvicina la realizzazione di computer quantistici di dimensioni maggiori

Un motore termico quantistico su scala micrometrica, in grado di convertire l'energia termica in lavoro utilizzabile a temperature prossime allo zero, ha aperto la strada alla realizzazione di un computer quantistico più efficiente.

Gli scienziati dell'Università Aalto hanno sviluppato la prima macchina in grado di eseguire un intero ciclo quantistico all'interno di un circuito superconduttore. L'intera macchina misura meno di un granello di sabbia. Il qubit, ovvero il vettore quantistico di informazione, viene utilizzato come componente del motore.

Il progetto, pubblicato su Nature Communications. La macchina si basa sullo stesso principio dei motori delle automobili e delle centrali elettriche: tali macchine producono lavoro attraverso lo scambio di energia tra ambienti caldi e freddi.

La macchina sviluppata da Aalto lo fa su un chip microscopico dove la fisica quantistica governa il comportamento di energie infinitesime.

I ricercatori utilizzano un frigorifero per riscaldare e raffreddare il qubit

Il motore contiene un qubit transmon a flusso sintonizzabile collegato a un risonatore e a un refrigeratore a circuito quantistico. I transmon sono già comuni nei computer quantistici.

Gli ingegneri utilizzano segnali a microonde per controllarli mentre immagazzinano ed elaborano informazioni quantistiche. In questo caso, il transmon ha sostituito il gas che normalmente fungerebbe da fluido di lavoro all'interno di un motore standard.

Il frigorifero svolgeva due compiti opposti. I normali motori termici spesso dipendono da fonti di calore e di freddo separate. Il team di Aalto ha modificato le impostazioni di un dispositivo in modo che potesse riscaldare il qubit durante una fase del processo e raffreddarlo durante un'altra. I ricercatori hanno anche modificato il livello di energia del qubit in momenti scelti con cura.

Tale sequenza completava tutte e quattro le parti di un ciclo Otto quantistico. I motori a benzina utilizzano il normale ciclo Otto attraverso la compressione e l'espansione del carburante e dell'aria all'interno dei cilindri.

La nuova macchina non utilizzava gas compresso. Un singolo qubit scambiava quantità estremamente piccole di energia all'interno di un circuito mantenuto a temperature criogeniche.

Il primo autore dello studio, Tuomas Uusnäkki, ha spiegato la configurazione sperimentale. "Nel nostro esperimento, abbiamo costruito un motore termico nanofabbricato utilizzando circuiti superconduttori e lo abbiamo fatto funzionare in un criostato vicino allo zero assoluto. Il suo cuore pulsante è un qubit transmon, uno dei componenti fondamentali delle moderne tecnologie quantistiche", ha affermato Tuomas.

Gli sviluppatori Bitcoin traccome gli algoritmi quantistici potrebbero influenzare la sicurezza della rete

Anche il calcolo quantistico è rilevante per Bitcoin, sebbene la questione della sicurezza sia separata dal motore termico. Satoshi Nakamoto non ha mai considerato classicforza bruta come un pericolo concreto, e questo rimane vero. La questione quantistica si articola in due aspetti: uno riguarda l'hashing, l'altro le firme digitali.

L'algoritmo di Grover può velocizzare le ricerche tra le possibili risposte. Se utilizzato contro SHA-256, ridurrebbe la protezione effettiva del sistema da 256 bit a circa 128 bit.

Quel livello rimane ben oltre le capacità delle macchine attualmente disponibili. I ricercatori affermano che un attaccante avrebbe bisogno di hardware quantistico di gran lunga superiore a qualsiasi cosa esista al momento.

L'algoritmo di Shor desta maggiori preoccupazioni perché attacca le firme anziché gli hash. Un computer quantistico sufficientemente potente potrebbe calcolare una chiave privata a partire da una chiave pubblica già esposta sulla curva ellittica utilizzata da Bitcoin (BTC).

Circa 7 milioni Bitcoin, quasi il 35% dell'offerta totale, si trovano in indirizzi con chiavi pubbliche visibili. Tali criptovalute potrebbero diventare vulnerabili qualora venisse mai realizzato l'hardware necessario.

Nel 2026, Google, divisione di Alphabet Inc. (NASDAQ: GOOGL) specializzata in intelligenza artificiale quantistica, ha rivelato uno studio che riduceva a circa 500.000 il numero di qubit fisici necessari per decifrare la curva di Bitcoin. I moderni computer quantistici, infatti, solitamente non superano i 1.000-1.500 qubit.

I ricercatori intravedono una minaccia concreta tra il 2029 e il 2035, sulla base dei progressi nella correzione degli errori.

Nel 2010 Satoshi ha discusso più volte della sicurezza degli hash, inclusa la possibilità di una collisione parziale di SHA-256. La sua proposta di soluzione è rimasta invariata: gli sviluppatori devono prima proteggere la blockchain onesta e solo in seguito sostituire la funzione compromessa.

I successivi aggiornamenti di Bitcoin non hanno influito sulla funzione hash utilizzata sulla rete. Segregated Witness è stato introdotto nel 2017, mentre Taproot è stato introdotto nel 2021.

La resistenza quantistica ha iniziato a diventare un tema di grande rilevanza tra gli sviluppatori intorno al 2020, grazie alla crescente consapevolezza degli algoritmi di Grover e Shor.