In ottica quantistica si studiano gli aspetti fondamentali dell'interazione radiazione-materia, dal singolo atomo con un modo del campo fino alle interazioni collettive coerenti tra una molteplicita` di sistemi. In questo contesto e' possibile osservare effetti e stati del tutto privi di analogo classico, in cui gioca un ruolo cruciale la generazione di entanglement.
Negli ultimi anni i sistemi ottico-quantistici sono diventati soggetti privilegiati sia per esperimenti di fondamento in meccanica quantistica sia per le applicazioni in optoelettronica e nella "fisica dell'informazione".
Su queste tematiche e' attivo in Dipartimento un gruppo di ricerca riconosciuto internazionalmente e che coopera attivamente con numerosi gruppi, teorici e sperimentali, in Italia e in Europa.
Con il presente progetto si vuole rafforzare la ricerca in questa area, in particolare sull'elettrodinamica in cavita`, l'informazione e comunicazione quantistiche, l'optoelettronica e l'interazione coerente tra radiazione e sistemi di atomi ultrafreddi.
Il progetto si articola in quattro punti principali:
1.Trasferimento di entanglement da modi di radiazione variamente correlati quantisticamente ad atomi in cavita' separate, tenendo conto dell'accoppiamento della luce entangled multipartita con i modi di cavita'. Generazione e ripartizione di entanglement tra un modo di cavita' e piu' atomi guidati da un campo coerente durante l'interazione, protezione dell'entanglement in sottospazi immuni da decoerenza, e monitoraggio della decoerenza stessa.
2.Regime classico e quantistico nel Laser a Rinculo Atomico Collettivo (CARL) con atomi ultrafreddi in cavita` ad anello o in trappole magneto-ottiche, in collaborazione con i gruppi sperimentali di Tubinga e Nizza. Generazione di entanglement tra atomi e fotoni in condensati di Bose-Einstein iniettati in cavita` ad anello e lineari.
3. Generazione, caratterizzazione ed applicazione di entanglement con particolare attenzione alle implementazioni sperimentali di protocolli di trasmissione e stoccaggio di informazione ed alla realizzazione di schemi di misura ultraprecisa di stati e parametri di interazione.
4. Studio sperimentale degli effetti dell'introduzione di fluidi a diverso indice di rifrazione nei microcapillari di fibre ottiche a cristalli fotonici (PCF). In tale ambito si intende studiare sperimentalmente la transizione dal meccanismo di guida ARROW (antiresonant reflecting optical waveguide) a quello TIR modificato (modified total internal reflection).
Questo studio (il primo sperimentale di questo tipo) e' di particolare interesse anche per possibili applicazioni (tunable photonic devices e sensoristica).
A commento delle richieste finanziarie di tipo A si fa notare che le fibre PCF hanno costo elevato, ma non possono essere considerate materiale inventariabile.