Descrizione del modulo "Fotonica avanzata e proprietà quantiche nell'interazione luce-materia (MD.P06.007.003)"

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  • Descrizione del modulo "Fotonica avanzata e proprietà quantiche nell'interazione luce-materia (MD.P06.007.003)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • - Transistor basati totalmente sull'ottica - Luce coerente a bassissima soglia - computazione e simulazione quantica (literal)
Tematiche di ricerca
  • Il modulo contiene le tematiche di ricerca di fotonica avanzata che riguardano l'interazione tra luce e materia in dispositivi organici e inorganici a semiconduttore. In particolare consta delle seguenti attività: - Fluido dinamica di polaritoni in microcavità ed effetti di superfluidica/condensazione di Bose Einstein - Correlazione quantica spazio-temporale in sistemi fortemente accoppiati - Dispositivi totalmente ottico-polaritonici per logica classia, neuronale e quantistica - Laser a polaritoni a temperatura ambiente - Accoppiamento forte in sistemi ottici e plasmonici localizzati con singolo dipolo organico e inorganico (literal)
Competenze
  • L'attività del modulo di \"Fotonica avanzata e proprietà quantiche nell'interazione luce-materia\" si svolge nella sezione di lecce dell'istituto di Nanoscienze, in cui sono coinvolti differenti ricercatori con un forte know how in questa area specifica di ricerca. In particolare il laboratorio di fotonica avanzata include lo state of the art di differenti strumenti di misura (spettrometri da 550 e 300 mm, CCD e CCD enhanced), laser al titanio-zaffiro (luce pulsata e in cw single mode), criostati close cycle e svariati strumenti di ottica di precisione, incluso una streak camera per misure ultraveloci, un microscopio confocale ad alta risoluzione con accoppiato a sistemi di rivelazione spettroscopia. Per finire un sistema di misura single photon counting con APD che permette risoluzioni di 35 ps. (literal)
Obiettivi
  • Gli obiettivi di questo modulo prevedono: -La realizzazioni di strutture polaritoniche per il controllo di effetti di riflessione, sdoppiamento, trasmissione attraverso barriere e interferometria polaritonica - lo studio di fenomeni di vorticità, inclusa la stabilità di vortici interi e frazionari - L'implementazione di dispositivi polaritonici in cui si possa ottenere porte logiche di tipo AND, OR e NOT per logiche totalmente ottiche, fino ad arrivare a logiche innovative di tipo neuronale. - Relizzazione di campioni in cui effetti di polariton blockade siano dominanti. Questo aprirebbe allo studio di possibili computer quantici e sistemi fortemente correlati. - Realizzazione di emissione laser a polaritoni, soprattutto per lo sviluppo di dispositivi organici o ibridi dove l'emissione coerente è totalmente generata da iniezione di cariche elettriche (literal)
Stato dell'arte
  • L'osservazione di fenomeni quantici in microcavità polaritoniche, come l'osservazione della condensazione di Bose-Einstein, ha ultimamente dimostrato che la fisica dei sistemi macroscopicamente correlati e coerenti di particelle interagenti può essere studiata in semiconduttori tradizionali. Questo ha motivato fortemente, da un lato lo studio di nuovi fenomeni mai osservati prima in altri sistemi correlati, e dall'altro la possibilità di estendere questi studi ad uno sviluppo verso la tecnologia della fisica dei condensati di Bose Einstein, fino a poco fa solo possibile a temperature proibitive, prossime allo zero assoluto. In questo contesto la fisica avanzata dei sistemi dove l'interazione tra luce e materia porta allo strong coupling è uno dei temi più ricchi degli ultimi anni in virtù delle molte nuove fenomenologie trovate come della possibilità di estendere questa ricerca a sistemi tecnologicamente fruibili. (literal)
Tecniche di indagine
  • Le tecniche di spettroscopia utilizzate fanno uso di dispositivi che permettono la misura contemporanea di intensità luminosa e dispersione della luce. A questo si accoppiano strumenti che permettono la rilevazione ultraveloce per una alta risoluzione anche temporale dei fenomeni di luminescenza dei campioni interessati. Altre tecniche di misura prevedono l'uso di configurazioni Hanbury-Brown and Twiss e di interferometria con olografia digitale \"off-axis\". (literal)
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