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FP7

CCQED — Risultato in breve

Project ID: 264666
Finanziato nell'ambito di: FP7-PEOPLE
Paese: Germania

L’elettrodinamica quantistica riceve una spinta in Europa

Un’iniziativa UE ha riunito ricercatori provenienti dall’elettronica a stato solido e dalla fisica atomica per studiare l’interazione fondamentale tra luce e materia. I ricercatori hanno sviluppato una comprensione teorica comune per sostenere gli esperimenti e affrontare nuovi fenomeni.
L’elettrodinamica quantistica riceve una spinta in Europa
Il termine elettrodinamica quantistica delle cavità (QED) è stato inizialmente coniato per descrivere l’accoppiamento tra atomi reali e microonde o fotoni ottici immagazzinati in un risonatore. L’elettrodinamica quantistica dei circuiti comprende anche lo studio di tali fenomeni allo stato solido con atomi artificiali accoppiati a risuonatori superconduttivi su chip.

Entrambi i campi hanno svolto notevoli progressi e dimostrato numerosi effetti. Poiché diversi regimi degli stessi fenomeni possono essere studiati con due differenti setup, il confronto dei risultati e la condivisione di quanto appreso costituiscono delle valide prerogative. Il progetto CCQED (Circuit and cavity quantum electrodynamics), finanziato dall’UE, ha unito i migliori scienziati del mondo accademico e dell’industria. Essi hanno unito le loro forze e inserito 14 studenti di dottorato e post-dottorato nella propria rete, al fine di studiare l’elettrodinamica quantistica.

Oltre alla formazione presso le istituzioni ospitanti, la rete ha organizzato corsi, workshop e incontri per ampliare le prospettive e condividere nozioni riguardo a metodi sperimentali e descrizioni teoriche. Gli studiosi hanno inoltre organizzato due incontri intitolati Young European Scientists, negli ultimi due anni del progetto. Un aspetto importante per l’avanzamento di carriera dei ricercatori riguarda l’accesso alla grande diversità tecnologica degli esperimenti. Tra questi, manipolazione degli atomi a freddo, intrappolamento ionico, criogenia, superconduttività, fisica del vuoto, camera pulita, tecnologia laser, sviluppo hardware e software ed elettronica.

Un ulteriore risultato scientifico degno di nota è dato dalla possibilità di costruire sistemi ibridi mediante l’accoppiamento di linee di trasmissione a superconduttori con atomi reali. La combinazione di questi sistemi potrebbe risultare utile per le future architetture di computazione quantistica. I veloci circuiti superconduttori potrebbero costituire l’elemento chiave per l’elaborazione dell’informazione quantistica, mentre gli atomi reali possono essere utilizzati come unità di base per la memorizzazione.

I ricercatori hanno prodotto oltre 90 pubblicazioni su riviste specializzate. Alcuni dei risultati più significativi riguardano: la manipolazione coerente degli atomi di Rydberg su un chip atomico superconduttore e l’accoppiamento coerente per una linea di trasmissione; l’ottenimento di luce compressa da un singolo atomo; e la commutazione completamente ottica mediante cristalli ionici. Altri risultati includono: la lettura simultanea di più atomi artificiali mediante l’elettrodinamica quantistica dei circuiti; la tomografia dello stato quantistico e la ricostruzione dei campi di microonde quantistici generati dai circuiti superconduttori; e infine la rilevazione del groviglio e la compressione delle microonde di propagazione.

Formando una nuova generazione di giovani ricercatori, sia nel mondo accademico che industriale, il progetto CCQED ha alimentato la crescita della tecnologia quantistica in Europa.

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Keywords

Quantum, elettrodinamica quantistica, cavità, circuito superconduttivo, singolo atomo, cristallo di ioni, forte accoppiamento