Fisica I-II-III-IV, Istituzioni di fisica teorica

Il corso mira a fornire allo studente le basi dei concetti e del formalismo usati in ottica quantistica e si divide in tre parti: la prima parte illustrerà la trattazione quantistica (di prima e seconda quantizzazione) della interazione radiazione-materia (teoria delle perturbazioni, seconda quantizzazione, quantizzazione campo elettromagnetico); nella seconda parte si illustrerà l'elettrodinamica quantistica in cavità confinate (modello di Jaynes Cumming, Quantum Rabi model), elementi di Quantum computing; nella terza parte si illustrerà si mostreranno i concetti, gli esperimenti fondamentali e il formalismo dei processi di entanglement con particolare risalto alle disuguaglianze di Bell e al teletrasporto quantistico di fotoni. 

•Lo studente comprenderà l’uso di metodi matematici e sperimentali per l’indagine di fenomeni quantistici ottici

•Lo studente apprenderà come usare tool matematici di seconda quantizzazione per la descrizione di fenomeni di interazione radiazione materia in seconda quantizzazione

•Il corso si svolgerà con lezioni frontali mediante uso di lavagna e proiettore, nonché esperimenti qualitativi in aula per meglio fissare i concetti esposti. Ogni settimana verrà effettuato un piccolo test per validare il grado di preparazione acquisita in itinere. Saranno inoltre forniti 5 quesiti teorici complessi da svolgere a casa durante la durata del corso e degli esperimenti semplici da svolgere a casa per la visualizzazione di alcuni fenomeni ondulatori.

Esame Orale

Parte I: l'interazione radiazione materia:

Atomi interagenti con un campo elettromagnetico classico; Modello di Lorentz, quantizzazionedella radiazione libera, specchi semiriflettenti, il vuoto quantistico, interferenza di singolo fotone e dualismo onda corpuscolo: una applicazione del formalismo, interazione di un atomo con un campo E.M. quantizzato

Parte II: elettrodinamica quantistica di cavità:

Autostati di un sistema atomo-cavità e modello di Jaynes-Cummings, Emissione spontanea di un atomo in cavità ed Effetto Purcell, strong coupling, esperimenti di decorenza quantistica

Parte III: Entanglement

Entanglement: introduzione al formalismo, coppie di fotoni entangled in esperimenti reali, paradosso EPR, disuguaglianze di Bell

Introduction to Quantum Optics,  Grynberg, Aspect, Fabre, Cambridge