Un reattore a fusione da 1 gigawatt consumerebbe circa una libbra di trizio al giorno. Il mondo intero, oggi, ne produce poche libbre in un anno intero, come sottoprodotto delle centrali a fissione. Il quantum computing applicato al sale fuso FLiBe è il primo tentativo di ingegneria che prova ad attaccare quel gap.
Il primo calcolo quantistico sui materiali della fusione
Il 6 luglio 2026 Oak Ridge National Laboratory, Cleveland Clinic e IBM hanno annunciato la prima simulazione nota di un materiale per la fusione realizzata con un computer quantistico. Il preprint pubblicato su arXiv il 29 giugno 2026 descrive nove configurazioni molecolari del fluoruro di litio e berillio (FLiBe), il sale liquido che nei reattori tokamak riveste il plasma. Ogni configurazione contiene cluster da 21 ioni, calcolati sul processore IBM Heron a 156 qubit affiancato ai supercomputer di ORNL. Il flusso di lavoro è ibrido: CPU e GPU risolvono le parti più semplici del calcolo, i qubit affrontano la struttura elettronica dei legami tra trizio e atomi vicini. Tom Beck, responsabile Science Engagement al National Center for Computational Sciences di ORNL, ha dichiarato che il risultato è arrivato in circa cinque mesi dall'avvio del progetto, molto prima di quanto atteso.
Perché il trizio è il vero collo di bottiglia
Il trizio è un isotopo raro dell'idrogeno, quasi assente in natura. Un tokamak deve produrlo da sé: i neutroni sparati dal plasma colpiscono il litio-6 nel sale fuso e lo spezzano in elio e trizio, in un processo di autofertilizzazione del combustibile. Il berillio nel FLiBe moltiplica i neutroni liberi, così il blanket riesce in teoria a coprire il proprio fabbisogno. La chimica successiva è la parte critica. Se il trizio si lega al fluoro forma fluoruro di trizio, corrosivo e difficile da estrarre. Se resta in forma gassosa, esce spontaneamente dal blanket ed è recuperabile. Prevedere quale via prevalga richiede equazioni della meccanica quantistica che la Density Functional Theory, standard della chimica classica, non risolve con la precisione richiesta. Da qui il ricorso al processore quantistico. Il team ha usato la tecnica wave function-based embedding, già validata su proteine da 12.635 atomi in uno studio precedente con Cleveland Clinic, combinata con la Sample-based Quantum Diagonalization per isolare le porzioni della molecola a maggiore entanglement e passarle ai qubit. I risultati ottenuti sui cluster piccoli sono coerenti con i migliori metodi classici disponibili, una prima validazione dell'approccio ibrido. Resta però una dimostrazione di principio: la simulazione di un blanket reale spesso un metro, con un numero praticamente sterminato di particelle, è ancora fuori portata dei sistemi di calcolo attuali.
Genesis Mission, tecnopolo di Bologna e ricerca italiana
Il lavoro rientra nella Genesis Mission del Dipartimento dell'Energia statunitense, l'ordine esecutivo firmato dalla Casa Bianca il 24 novembre 2025 per collegare i 17 laboratori nazionali, HPC, AI e computer quantistici in una piattaforma unica di ricerca. La task force sulla produzione di trizio riunisce sette laboratori DOE, quattro università, tre partner industriali e Cleveland Clinic. Il ramo dedicato, la Quantum Genesis initiative, punta a rendere operativi computer quantistici fault-tolerant per la scienza entro il 2028. Uno schema simile sta prendendo forma in Italia al tecnopolo di Bologna, che ospita cinque nuovi sistemi tra HPC, AI e quantum. Sul fronte industriale nucleare, la nuova ondata rappresentata da Newcleo, che punta a riportare il nucleare in Italia dal 2032, resta ancorata alla fissione: la fusione commerciale, se arriverà, dovrà prima superare esattamente il problema di produzione del trizio che ORNL e IBM stanno provando a modellare al livello atomico. La stessa spinta verso strumenti quantistici sta trasformando anche la fisica nucleare di precisione, come mostra il primo orologio nucleare autonomo guidato a Vienna da un fisico italiano.
Il prossimo passo dichiarato dagli autori è aumentare progressivamente la dimensione dei cluster simulati e ridurre i tempi di trasferimento dati tra qubit e infrastrutture HPC. Solo su cluster più grandi si potrà capire se questo approccio cambia davvero la produzione di trizio, o se resta una dimostrazione elegante su nove molecole.
Domande frequenti
Perché la produzione di trizio è un problema cruciale per la fusione nucleare?
Il trizio è un isotopo raro quasi assente in natura e i reattori a fusione ne richiedono grandi quantità. Attualmente la produzione mondiale è insufficiente, rendendo necessario sviluppare nuovi metodi per generarlo in modo efficiente all'interno dei reattori stessi.
In che modo il quantum computing contribuisce alla ricerca sulla produzione di trizio?
Il quantum computing permette di simulare con maggiore precisione la complessa chimica del trizio nei materiali della fusione, superando i limiti dei metodi classici. Questo consente di prevedere meglio come si comporterà il trizio e ottimizzare i processi per la sua estrazione e utilizzo.
Che cos'è il sale fuso FLiBe e quale ruolo svolge nei reattori a fusione?
Il FLiBe è una miscela di fluoruro di litio e berillio utilizzata come rivestimento nei reattori tokamak. Serve sia da moltiplicatore di neutroni sia da materiale dove avviene la produzione di trizio tramite reazioni con il litio-6.
Quali sono le principali sfide tecniche ancora da superare secondo l'articolo?
La principale sfida è scalare le simulazioni quantistiche a cluster molecolari di dimensioni reali, cosa ancora fuori portata per la tecnologia attuale. Inoltre, è necessario ridurre i tempi di trasferimento dati tra i computer quantistici e le infrastrutture HPC per rendere i processi più efficienti.
In che modo la ricerca italiana è coinvolta in questo ambito?
In Italia il tecnopolo di Bologna sta sviluppando una piattaforma integrata con HPC, AI e quantum computing per la ricerca avanzata, seguendo il modello della Genesis Mission statunitense. Sul fronte industriale, Newcleo punta a rilanciare il nucleare in Italia, anche se attualmente si concentra ancora sulla fissione.
Quali sono i prossimi obiettivi della ricerca sul quantum computing applicato alla fusione?
Gli autori intendono aumentare la dimensione dei cluster simulati e ottimizzare lo scambio dati tra sistemi quantistici e HPC. L'obiettivo finale è capire se questo approccio possa davvero rivoluzionare la produzione di trizio nei reattori a fusione.
