In ottica quantistica si studiano gli aspetti fondamentali dell'interazione radiazione-materia, dal singolo atomo in interazione con un modo del campo fino alle interazioni collettive coerenti tra una molteplicita` di sistemi. In questo contesto è 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 i soggetti privilegiati per esperimenti di meccanica quantistica e le applicazioni alla "fisica dell'informazione".
Su queste tematiche e' attivo in dipartimento un gruppo di ottica quantistica riconosciuto internazionalmente e che coopera attivamente con numerosi gruppi sperimentali in Italia e in Europa. Con il presente progetto si vuole rafforzare la ricerca in questa area, in particolare sul FEL quantistico, l'elettrodinamica in cavita` e la quantum information.
Il progetto si articola in tre punti principali:
- Si studieranno gli effetti di rinculo collettivo tra condensati di Bose-Einstein e radiazione, in regime superradiante e in cavità ottica, estendendo al regime quantistico l'esperimento gia' osservato in regime classico. Le attivita` teoriche e sperimentali saranno in collaborazione con le Univ. di Tubinga e Glasgow.
- Si studieranno sistemi atomici per stoccare informazione quantistica ed entanglement analizzando l'interazione tra atomi in cavita` e luce entangled multipartita. Da una parte si analizzera` la creazione di entanglement tra atomi distanti, e dall'altra studieremo le condizioni per il trasferimento di entanglement e la sua protezione dalla decoerenza.
- Si studieranno nuovi schemi di comunicazione basati sull l'entanglement multipartito come supporto per la trasmissione di una ampiezza complessa. Particolare attenzione verra` prestata alla comunicazione in presenza di rumore in funzione dei parametri di decoerenza.