Quantum technologies

Periodo di svolgimento
Ore del corso
44
Ore dei docenti responsabili
14
Ore di didattica integrativa
24
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Modalità esame

Prova orale

Prerequisiti

Nozioni di struttura della materia e fisica dello stato solido. Il corso è consigliato per gli allievi perfezionandi.

Programma

Tecnologie quantistiche basate su atomi freddi

Tecnologie quantistiche basate su atomi freddi (raffreddamento laser): introduzione alla piattaforma fisica, metodi e tecniche sperimentali. Atomi freddi per metrologia e sensoristica. Atomi freddi per simulazioni quantistiche: ingegnerizzazione di modelli quantistici e realizzazione di "materiali" sintetici con atomi e fotoni (esempio di simulatori quantistici).

Tecniche di nanofabbricazione per le QT

Tecniche di fabbricazione per dispositivi basati su semiconduttori e superconduttori. Introduzione al lavoro in camera pulita, crescita di materiali, tecniche di deposizione e metodi di nanofabbricazione.

Tecnologie quantistiche a superconduttore

Introduzione all'effetto Josephson e ai circuiti superconduttivi. Architetture per qu-bit superconduttivi: qubit di fase, carica e flusso. Accoppiamento di qubit superconduttivi con sistemi più avanzati (ad esempio utilizzati nel computer quantistico di Google).

Trasporto termico in nano-strutture superconduttive, termometria e tecniche di refrigerazione elettronica. Trasporto termico dipendente dalla fase in circuiti quantistici superconduttivi: caloritronica coerente. Sensoristica quantistica con circuiti superconduttivi.

Tecnologie quantistiche a semiconduttore

Qubit basati su semiconduttori (sistemi Hall e singole vacanze). Qubit basati su strutture ibride semiconduttore/superconduttore (gatemon). Sistemi a singolo spin in diamante. Introduzione alla crittografia quantistica. Sorgenti e sensori di singolo fotone basati su sistemi semiconduttori.

Obiettivi formativi

Fornire la conoscenza aggiornata delle principali architetture  per la scienza e tecnologia quantistica basate su atomi freddi, semiconduttori e superconduttori assieme alle necessarie tecniche di nanofabbricazione.  Introdurre le linee di ricerca più attuali nell'ambito delle scienze e tecnologie quantistiche.