Ottica dei materiali e fisica quantistica
1) Strongly correlated Fermionic matters
– Attività: Produzione unica miscela quantistica al mondo di atomi ultrafreddi Li-Cr;
Lo specifico rapporto di massa tra le due specie consente la simulazione quantistica
di fasi esotiche di materia fermionica fortemente correlata non ottenibile con altri
sistemi oggi esistenti.
– Strumentazione: Wave meter (High Finesse, de), laser da Ti-zaffiro (Coherent
Matisse, de)
– Ricercatore: Matteo Zaccanti (CNR-INO)
2) Ultracold molecules
– Attività: Produzione unica miscela quantistica al mondo di atomi ultrafreddi Li-Cr;
partendo da questa miscela ultrafredda produciamo gas quantistici di molecole
paramagnetiche Li-Cr e tale specie molecolare è prevista esibire un grande
momento di dipolo elettrico unito ad uno spin elettronico non nullo. Tale sistema
permette nuovi tipi di simulazione quantistica misure di precisione e potenzialmente
computazione quantistica.
– Ricercatore: Matteo Zaccanti (CNR-INO)
3) Quantum computing
– Attività: Supporto alla ricerca; sviluppo di sistemi di controllo e di misura; sviluppo
di set up sperimentali (ottici, elettronici e di programmazione)
– Potenziali campi applicativi: Quantum computing
– Ricercatore: Andreas Trenkwalder (CNR-INO)
4) Superfluidità
– Attività: Produrre gas atomici a temperature di uncentinaio nano kelvin. Non gas
(condensati di bose- einstein) a singola specie, ma misto rubidio e potassio che a
queste perdono la loro individualità e si comportano come un super atomo coerente,
un’entità che può essere caratterizzata da superfluidità. Raffreddamenti e
manipolazioni di gas con luce laser e campi magnetici (trappole ottiche o
magnetiche). Per creare questo stato il campione deve essere isolato dall’ambiente
esterno (apparato da vuoto). [QUESTO VALE PER TUTTE LE LINEE DI RICERCA].
La particolarità di questa miscela è che si può controllare magneticamente
l’interazione tra K e Ru, permettendo di esplorare tuttp il diagramma di fase di questa
miscela. Potendo controllare le interazioni inter-specie, si possono studiare liquidi
quantistici (quantum droplets) o strutture superfluidi non banali (gusci superfuidi).
– Strumentazione: Apparato da ultra-alto-vuoto per isolamento con camere e
pompe da vuoto e laser (specifiche per Ru/K e isotopi).
– Ricercatrice: Alessia Burchianti (CNR-INO)
5) Quantum simulation
– Attività: Piattaforme sperimentali per simulare stati esistenti in natura, complessi e
difficilmente controllabili (per esempio, stelle di neutroni), e poterli descrivere, in
quanto sistemi superfluidi accoppiati, come quantum droplets e gusci superfluidi.
Simulazioni quantistiche di miscele fortemente correlate.
– Potenziali campi applicativi: Si può applicare per eseguire simulazioni di questi
ambienti. Aziende che fanno computer quantistici, alcune sviluppano computer con
schede con due specie quantistiche.
– Ricercatrice: Alessia Burchianti (CNR-INO)
6) Interferometria
– Attività: Le quantum droples non espandono come i gas e c’è il vantaggio che il
campione, in forme ridotte, permettendo di migliorare le performance di un
interferometro. Per ora stanno studiando solo le loro proprietà, in quanto non sono
ancora studiate.
– Potenziali campi applicativi: Un’applicazione può essere l’interferometria
atomica, per esempio per fare un accelerometro per la navigazione che studia
accelerazioni e rotazioni per stabilire la posizione senza l’uso di riferimenti esterni
(come il GPS)
– Ricercatrice: Alessia Burchianti (CNR-INO)
7) Protocolli di comunicazione quantistica e quantum computing
– Attività: Studio teorico di protocolli avanzati per le comunicazione quantistica e la
computazione quantistica e realizzazione di prototipi in laboratorio
– Strumentazione: Laser, materiali ottici non lineari, rivelatori a singolo fotone,
rivelatori omodina ed eterodina, modulatori elettro-ottici, componenti ottici in spazio
libero, fibre ottiche e componentistica in fibra ottica, strumentazione elettronica ad
altùa frequenza FPGA
– Output a valorizzazione industriale: Spin-off: QTI; 3 Brevetti: CA3221200A1,
CA3212999A1
– Potenziali campi applicativi: Sicurezza dei dati e delle comunicazioni; Calcolo
quantistico e calcolo quantistico distribuito
– Ricercatore: Alessandro Zavatta (CNR-INO)
8) Sorgenti di luce non classica
– Attività: Realizzazione di sorgenti di singoli fotoni entangled e di luce squeezed ad
alta efficienza per implementare protocolli di comunicazione quantistica e sensing
quantistico
– Ricercatore: Alessandro Zavatta (CNR-INO)
9) Apparati ottici per il sensing quantistico distribuito
– Attività: Integrazione di sorgenti di luce non classica all’interno di apparati ottici per
ottenere sensori ultra-sensibili (oltre il limite classico)
– Potenziali campi applicativi: Sensoristica generica che si basa sull’ottica
– Ricercatore: Alessandro Zavatta (CNR-INO)
10) Integrazione di sistemi di comunicazione quantistica e sensori quantistici
in infrastrutture reali
– Attività: Integrazione in reti in fibra ottica già esistenti con opportune interfacce e
l’ottimizzazione per il funzionamento simultaneo degli apparati quantistici con quelli
classici
– Potenziali campi applicativi: Sensoristica distribuita e comunicazioni quantistiche
in infrastrutture in fibra ottica già esistenti e operative
– Ricercatore: Alessandro Zavatta (CNR-INO)
11) Quantum sensing
– Attività: Realizzazione di sensori basati su centri di colore in diamante
principalmente per la magnetometria
– Strumentazione: Apparato sperimentale di risonanza magnetica con rilevazione
ottica, dotato della seguente strumetazione: Strumentazione elettronica alle
microonde (generatori di microonde, per caratterizzazione degli apparati, analizzatori
di spettro); Strumentazione ottica per l’interrogazione e la rilevazione della
fluorescenza emessa da questi centri.
– Ricercatrice: Nicole Fabbri (CNR-INO)
12) Quantum bioimaging
– Attività:Applicazione di centri di colore in diamante per fare imaging di tessuti
biologici (mapping di campi magnetici associati all’attività elettrica dei tessuti
cardiaci)
– Ricercatrice: Nicole Fabbri (CNR-INO)
13) Quantum thermodynamics
– Attività: Ricerca fondamentale di processi termodinamici alle nanoscale con centri
di colore in diamante
– Ricercatrice: Nicole Fabbri (CNR-INO)
14) Sensoristica Quantistica
– Attività: Realizzazione di sensori basati su centri di colore in diamante
principalmente per la magnetometria
– Strumentazione: Generatore a microonde, Laser di potenza nel verde; Criostato
per fare misure a bassa temperature (Termodinamica quantistica?)
– Ricercatore: Marco Barucci (CNR-INO)
15) Ottica quantistica
– Attività: Generazione e manipolazione di stati quantistici della luce; modulazione
temporale e spettrale di singoli fotoni; simulatori ottici di fenomeni di trasporto
quantistico in reti complesse; emissione da singoli centri di colore in diamante
drogato con attivazione laser ad alta risoluzione spaziale
– Strumentazione: Laser impulsati a segnali ultracorti (pico-femto secondi)
– Potenziali campi applicativi: Caratterizzazione delle proprietà non classiche della
luce e del singolo fotone; comunicazione e computazione quantistica
– Ricercatore: Marco Bellini (CNR-INO)