Obiettivi Formativi

Il corso si propone di fornire la conoscenza degli argomenti più rilevanti riguardanti: i fenomeni ottici quantistici, i meccanismi fondamentali che governano l'interazione luce-materia; la conoscenza dei principi e dei principali protocolli dell'informazione quantistica le tecnologie quantistiche di seconda generazione.

Metodi didattici

Lezioni Frontali: Presentazioni (Power Point, pdf video), Lezioni alla lavagna, Mappe concettuali Esercitazioni svolte dal docente, esercitazioni guidate svolte dal docente. Esercizi da svolgere in aula in gruppo e/o individualmente. Si proporranno anche esercizi da svolgere a casa individualmente. Si proporranno problemi o argomenti complementari che gli studenti potranno approfondire e discutere in aula. 

Prerequisiti

Sono richieste sia conoscenze di base della meccanica quantistica, delle regole di selezione e della relatività speciale. Sono necessarie anche competenze sulle trasformate di Fourier, degli spazi vettoriali a dimensioni infinite e di analisi complessa. 

Verifiche dell'apprendimento

L'esame consiste in una prova scritta (problemi) e una discussione orale. La discussione si baserà su domande aperte su un argomento diverso. Lo studente può iniziare con una presentazione su un argomento del corso di sua scelta. Lo scopo della discussione è accertare: - la comprensione delle basi fisiche delle interazioni luce-materia; - la comprensione delle applicazioni rilevanti dell'ottica atomica e delle tecnologie quantistiche. La prova scritta indurrà lo studente ad applicare la teoria a specifici problemi scientifici. Inoltre, la prova orale e la possibilità di presentare un argomento a scelta dello studente prima della discussione generale indurrà lo studente a imparare ad organizzare e fornire una presentazione scientifica efficace.

Programma del Corso

Una introduttiva dell'ottica classica e della teoria quantistica fornisce agli studenti il necessario background teorico. Il corso propone lo studio dei principi di base dell'ottica quantistica, il loro utilizzo per comprendere i meccanismi fondamentali dell'interazione luce-materia e la possibilità di sfruttare questi concetti. Esso inoltre descrive alcune delle tecnologie quantistiche avanzate che consentono lo sviluppo dell'ottica e della fisica quantistica moderna . In particolare il corso si articola in cinque parti fondamentali: Parte I Descrizione semiclassica dell'interazione materia-luce Parte II Descrizione quantistica della luce e sua interazione con la materia, Parte III Interazioni atomo-fotone Parte IV Sovrapposizione entanglement e teletrasporto quantistico Parte V Tecnologie quantistiche