Introduzione All'ottica Quantistica 2019/2020

Dal campo elettromagnetico alla luce. I coefficienti di Einstein. Transizioni radiative negli atomi, allargamenti di riga, generalità sul laser. Fluttuazioni classiche dell’intensità di una sorgente, le diverse scale dei tempi coinvolte. Collegamento tra grandezze misurabili (assobimento, riflettività, indice di rifrazione) e caratteristiche microscopiche di un materiale.

La quantizzazione del campo elettromagnetico: il fotone. Interazione radiazione materia quantistica. Caratteristiche della radiazione classica: coerenza del primo e del secondo ordine. Formulazione quantistica: come si modifica il formalismo per la coerenza del primo e del secondo ordine. Differenze ed analogie.

L’esperimento di Young. L’esperimento di Hanbury-Brown e Twiss.

Stati coerenti di radiazione e stati numero di fotoni. Stati squeezed. Stati entangled. Generazione di coppie di fotoni entangled. Esperimenti di interferenza a fotone singolo. Teorema di Bell. Principii di crittografia quantistica. Sorgenti di singolo fotone. Il concetto di qubits. Gate e circuiti logici quantistici.

ESPERIMENTI DI LABORATORIO

• La simulazione di una sorgente di radiazione caotica
• L’esperimento di Young nella forma originale del 1803
• La misura del fotone singolo con un fotomoltiplicatore, separazione del segnale dal rumore. Statistica dei conteggi per differenti tipologie di fascio luminoso