Singolare scoperta nel campo della meccanica quantistica di un gruppo di Fisici del Dipartimento MIFT dell’Università di Messina, coordinati dal prof. Salvatore Savasta.
Per la prima volta è stato mostrato come due o più atomi spazialmente separati possano assorbire od emettere congiuntamente un singolo fotone. La ricerca è stata condotta in collaborazione con il prof. Franco Nori direttore del Quantum Condensed Matter Research Group presso il Center for Emergent Matter Science a RIKEN. Il più importante centro di ricerca in Giappone, dove sono attualmente ospiti i fisici Messinesi.
La collaborazione è nata nella primavera del 2015. Da allora il prof. Savasta e diversi suoi dottorandi e collaboratori, hanno trascorso alcuni mesi come visiting researchers presso il centro di ricerca nipponico. La prima firma del lavoro è di Luigi Garziano, che, dopo aver conseguito lo scorso Marzo il dottorato di ricerca preso l’Ateneo messinese, è attualmente post-doc all’Università di Southampton.
La ricerca (http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.117.043601) è stata appena pubblicata sulla prestigiosa rivista dell’American Physical Society “Physical Review Letter”, la stessa che ha pubblicato i risultati della collaborazione “Ligo” sulla recente osservazione delle onde gravitazionali. La ricerca è stata selezionata con l’etichetta “Editor’s Selection”, attribuita ai lavori considerati più interessanti (meno del 10% dei lavori pubblicati). La rivista ha accompagnato la pubblicazione con un resoconto su APS Focus di Philip Ball (http://physics.aps.org/articles/v9/83), uno dei più noti giornalisti scientifici statunitensi. Questa rivista online ha il compito di spiegare le ricerche ritenute di maggiore impatto a studenti e non esperti.
L’eccitazione di un singolo atomo mediante l’assorbimento di due fotoni è un processo ben noto. Insieme i fotoni trasmettono energia sufficiente per portare l’atomo da uno stato di energia inferiore ad uno di energia superiore, anche senza passaggi intermedi. Questo assorbimento a due fotoni è oggi comunemente usato in spettroscopia e microscopia, mentre l’emissione di due fotoni da un atomo eccitato è utilizzata per ottenere i cosiddetti fotoni “entangled”, che hanno stati quantici interdipendenti. Il prof. Savasta ed i suoi collaboratori si sono chiesti se il processo complementare, ovvero l’assorbimento congiunto o l’emissione di un fotone da parte di due o più atomi spazialmente separati fosse possibile. L’analisi condotta da questi fisici ha mostrato inaspettatamente che, purché l’energia del fotone sia pari alla somma delle energie di transizione dei due atomi, questo processo può avvenire. Si ritiene che questo nuovo fenomeno, potrà avere interessanti applicazioni nel campo della quantum information e potrà essere presto osservato sperimentalmente utilizzando atomi artificiali superconduttori.