Lo studio dal titolo “Waveguide Quantum Electrodynamics”, condotto dal prof. Francesco Ciccarello del Dipartimento di Fisica e Chimica “Emilio Segrè” (DiFC) dell’Università degli Studi di Palermo in collaborazione con Peter Lodahl del Niels Bohr Institute (Danimarca) e Dominik Schneble dell’Università di Stony Brook (USA), è stato pubblicato sulla rivista scientifica “Optics & Photonics News”.

«L’articolo presenta una panoramica su alcuni dei principali aspetti e recenti sviluppi della cosiddetta “waveguide QED” o “elettrodinamica quantistica in guida d’onda”, un campo di ricerca emergente a cavallo tra ottica quantistica, nanofotonica e fisica della materia condensata che studia processi di interazione coerente tra fotoni ed emettitori quantistici in sistemi in cui la luce può propagarsi soltanto in una direzione – spiega il prof. Ciccarello.

L’enorme progresso tecnologico raggiunto in varie piattaforme sperimentali, come quelle che utilizzano circuiti superconduttori, permette oggi di osservare in laboratorio fenomeni che sarebbero stati considerati delle mere speculazioni teoriche fino a 10-15 anni fa, come ad esempio la riflessione totale di un singolo fotone da parte di un atomo.

Ciò permette lo studio di fenomeni di ottica quantistica in regimi fin qui inesplorati, in particolare a causa di effetti di interferenza che possono avvenire solo in una dimensione spaziale.
I sistemi di waveguide QED hanno potenziali applicazioni nel campo emergente delle tecnologie quantistiche. Per esempio, la possibilità di fare interagire fortemente singoli fotoni e atomi aprirebbe la strada a “task” di cruciale importanza, quali la comunicazione tra reti quantistiche remote o la distribuzione di chiavi crittografiche quantistiche.

Già un numero considerevole di gruppi di ricerca, sia sperimentali che teorici, in vari paesi del mondo, quali USA, Francia, Danimarca, Germania, Svezia, Spagna, Italia e Giappone, lavorano diffusamente su tematiche di waveguide QED. Ciò è evidenziato – conclude il docente – dalla partecipazione sempre crescente alla serie di workshop su waveguide QED co-organizzati da UniPa, la cui ultima edizione (WQED23) si è tenuta presso il centro Ettore Majorana di Erice nel maggio 2023».