C’è una frase che sentiamo ripetere fin da bambini: “niente dura per sempre”.
Le statue si consumano, i quadri si scoloriscono, le fortezze più imponenti prima o poi crollano.
È il triste destino di tutto ciò che esiste nel nostro mondo macroscopico, governato da una legge ferrea: il secondo principio della termodinamica. L’entropia, ovvero il disordine, è destinata ad aumentare inesorabilmente.
L’inchiostro versato in un bicchiere d’acqua si disperde, e non tornerà mai più indietro a formare una goccia compatta.
by Roosteram – 17 Giugno 2026
Ma cosa succede se scendiamo nel regno dell’infinitesimamente piccolo, nel mondo della meccanica quantistica? Per quasi settant’anni, i fisici hanno inseguito un sogno che sfida questa regola d’oro: trovare una disposizione di atomi in cui gli stati quantistici rimangano “congelati” per sempre, come la luce che rimbalza in una sala di specchi senza fine. Sembrava un’utopia. Eppure, proprio in questi mesi, una serie di esperimenti sta cominciando a dimostrare che questo stato “eterno” potrebbe non essere impossibile. E se riuscissimo a domarlo, potremmo sbloccare nuovi tipi di materia e rivoluzionare l’informatica del futuro.
Il nome di questo fenomeno è localizzazione di molti corpi, o Many-Body Localization (MBL). Per capirlo, dobbiamo fare un passo indietro e partire da una scoperta fondamentale.
Una storia lunga mezzo secolo
Tutto ebbe inizio nel 1958, quando il fisico Philip W. Anderson (poi Premio Nobel) pubblicò una teoria rivoluzionaria . Dimostrò che una singola particella quantistica, come un elettrone, in un materiale con un forte disordine (ad esempio, difetti o impurità casuali), poteva rimanere intrappolata in una regione ristretta dello spazio, perdendo la capacità di muoversi e diffondersi . Era la nascita della localizzazione di Anderson, un concetto valido per una singola particella.
Ma il mondo quantistico è fatto di particelle che interagiscono tra loro. Cosa succede quando queste particelle si respingono o si attraggono? Per decenni, si è pensato che l’interazione tendesse a “mescolare” il sistema, rompendo la localizzazione e portandolo verso l’equilibrio termico. Sembrava che la termodinamica avesse vinto ancora una volta.
La svolta arrivò nel 2006, quando i fisici Boris Altshuler, Igor Aleiner e Denis Basko pubblicarono un lavoro che ha richiesto “una riorganizzazione fondamentale del nostro modo di pensare” . La loro intuizione geniale fu questa: in determinate condizioni, l’interazione tra le particelle non distrugge la localizzazione, ma anzi, può portare a una localizzazione completa in cui tutti gli stati quantistici del sistema sono “congelati” . Nasceva così la teoria dell’MBL.
Cos’è l’MBL: un “isolante termico” quantistico
Proviamo a dare una definizione semplice. L’MBL è un fenomeno per cui un sistema di molte particelle interagenti (come un reticolo di atomi o qubit) non raggiunge mai l’equilibrio termico, neanche se lasciato evolvere per un tempo infinito. Invece di dimenticare le sue condizioni iniziali e diventare caotico, il sistema rimane “congelato” in uno stato ordinato e ricco di informazioni.
Per funzionare, questo sistema deve avere un “disordine” molto forte, che agisce come una barriera che impedisce alle particelle di saltare da un posto all’altro. È qui che sta la magia: le interazioni tra particelle, invece di distruggere il congelamento, in molti casi lo rinforzano. Il sistema diventa così non ergodico: esplora solo una piccolissima frazione degli stati possibili, mantenendo una sorta di “memoria” che non si perde mai. È come se il sistema si rifiutasse di “riscaldarsi” e raggiungere lo stato di massimo caos. Per questo lo definisco un “isolante termico quantistico”.
Le conseguenze di questa scoperta sono talmente straordinarie da sembrare fantascienza.
Un universo di possibilità
Perché i fisici sono così entusiasti? Perché l’MBL apre le porte a scenari incredibili.
Pensate ai cristalli di tempo. Sì, avete capito bene. L’MBL è il meccanismo che rende possibili questi stati della materia che oscillano periodicamente senza consumare energia, sfidando la simmetria temporale. Non è più fantascienza: grazie a potenziali di Stark, questi cristalli potrebbero essere realizzati in array di atomi di Riddberg senza nemmeno bisogno di disordine, rendendo gli esperimenti molto più semplici .
E poi c’è il santo graal dell’informatica quantistica: la memoria quantistica intrinseca. Poiché un sistema MBL non “dimentica” mai le sue condizioni iniziali, potrebbe essere usato come un bit di memoria eterno per i computer quantistici, proteggendo le informazioni dalla decoerenza, il rumore che le cancella. Immaginate un computer quantistico che non perde mai lo stato di sovrapposizione o entanglement.
Ma non è tutto. L’MBL sta trovando applicazioni anche in campi inaspettati. Recentemente, è stato proposto un algoritmo di Quantum Markov Chain Monte Carlo che sfrutta le proprietà dell’MBL per risolvere problemi di ottimizzazione combinatoria, come il famoso problema del Max-Cut . In pratica, l’MBL permette di esplorare lo spazio di Hilbert in modo più efficiente, rendendo i computer quantistici attuali (quelli NISQ) utili per problemi del mondo reale . E ancora, si sta studiando l’MBL per creare modelli generativi nascosti per il machine learning, capaci di generare nuovi dati imparando da esempi .
La sfida del futuro
Insomma, l’MBL è un campo di ricerca in pieno fermento. La teoria c’è, e gli esperimenti stanno cominciando a darle ragione. Abbiamo visto che la localizzazione può persistere in sistemi sempre più grandi . Ma la strada è ancora lunga. Come ha sottolineato il fisico matematico Wojciech De Roeck al KU Leuven in Belgio, “Si aprirebbe una nuova classe di fasi che sono altrimenti impossibili” . La sfida ora è capire come controllare e stabilizzare l’MBL su scala sempre più ampia, per trasformare queste affascinanti scoperte in tecnologie concrete.
Forse, un giorno, guarderemo indietro a questi anni come l’inizio di una nuova era, in cui abbiamo imparato a sfidare la freccia del tempo, congelando l’eternità in un pugno di atomi. E chissà che la prossima volta che sentiremo dire “niente dura per sempre”, non potremo rispondere con un sorriso: “Beh, dipende da come lo guardi”.
Fonti:
Basko, D. M., Aleiner, I. L., & Altshuler, B. L. (2006). Metal–insulator transition in a weakly interacting many-electron system with localized single-particle states
https://arxiv.org/abs/cond-mat/0506617
Anderson, P. W. (1958). Absence of diffusion in certain random lattices
https://journals.aps.org/pr/abstract/10.1103/PhysRev.109.1492
Wang, J. J., et al. (2026). Discrete time crystals enhanced by Stark potentials in Rydberg atom arrays
https://ar5iv.labs.arxiv.org/html/2512.16097
D’Arcangelo, M., et al. (2025). Quantum Markov chain Monte Carlo with programmable quantum simulators. arXiv preprint arXiv:2505.21255.
https://ar5iv.labs.arxiv.org/html/2505.21255
Qi, Y., et al. (2026). Identification of sub-angstrom many-body localization in quantum materials by Bragg scattering phase breaking and ultrafast structural dynamics.
arXiv preprint arXiv:2603.17591.
https://arxiv.org/abs/2603.17591
Hong, Z., et al. (2024). Many-body localized hidden generative models. Physical Review Research, 6(4), 043041.
https://journals.aps.org/prresearch/abstract/10.1103/PhysRevResearch.6.043041
