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INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA 2004

italiano - english
Unità di Ricerca
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
  • ELECTRICITY
    • BASIC ELECTRIC ELEMENTS
      • SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR (use of semiconductor devices for measuring G01; details of scanning-probe apparatus, in general G12B21/00; resistors in general H01C; magnets, inductors, transformers H01F; capacitors in general H01G; electrolytic devices H01G9/00; batteries, accumulators H01M; waveguides, resonators or lines of the waveguide type H01P; line connectors, current collectors H01R; stimulated emission devices H01S; electromechanical resonators H03H; loudspeakers, microphones, gramophone pick-ups or like acoustic electromechanical transducers H04R; electric light sources in general H05B; printed circuits, hybrid circuits, casings or constructional details of electric apparatus, manufacture of assemblages of electrical components H05K; use of semiconductor devices in circuits having a particular application, see the subclass for the application) [C0103]
  • PHYSICS
Classificazione geografica
Bibliografia
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Parole Chiave
RETI E DISPOSITIVI JOSEPHSON.; EFFETTO JOSEPHSON.; COERENZA IN RETI JOSEPHSON.; RETI JOSEPHSON CON CONNETTIVITA' NON CONVENZIONALE.; TEORIE DI CAMPO PER RETI DI GIUNZIONI JOSEPHSON.; COERENZA QUANTISTICA MACROSCOPICA.

Reti di Giunzioni Josephson per la Coerenza e l' Informazione Quantistica

Università degli Studi di Perugia
Abstract
Le reti di giunzioni Josephson costituiscono un prototipo di sistema quantistico complesso, che è reso ancor più interessante dal fatto che le moderne tecniche di fabbricazione consentono una notevole flessibilità nel produrre reti con architetture non convenzionali. L'interesse teorico per questi sistemi ha un'importante e immediata controparte sperimentale nella possibilità pratica di modulare i loro comportamenti, agendo direttamente sulla geometria e topologia dei campioni. L'idea animatrice del progetto è che, scegliendo opportunamente la topologia e la geometria di una rete Josephson, si può indurre - e controllare - l'emergere di nuovi stati quantistici, che - in un futuro non molto remoto- potrebbero rivelarsi utili per applicazioni alla computazione quantistica e per la realizzazione di una nuova classe di dispositivi quantistici.

Il progetto mira non solo ad una migliore comprensione teorica del ruolo della topologia nell'indurre la coerenza quantistica macroscopica in reti di giunzioni Josephson, ma anche a progettare, fabbricare e sottoporre a sperimentazione una nuova classe di reti di giunzioni Josephson non omogenee (cioè, non invarianti per traslazioni) le cui proprietà di coerenza siano controllabili mediante una sagace scelta della topologia della rete. Obiettivo per noi prioritario è di condurre uno studio teorico e sperimentale teso ad evidenziare le segnature osservabili della coerenza quantistica macroscopica indotta in reti Josephson >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Pasquale SODANO Università degli Studi di PERUGIA
Obiettivo del Programma di Ricerca
L'idea animatrice del progetto è che, agendo opportunamente sulla topologia di un reticolo di giunzioni Josephson, si possono indurre - e controllare - nuovi stati quantistici, i quali possono rivelarsi - in un futuro non molto remoto - utili per la computazione quantistica e per la realizzazione di una nuova classe di dispositivi quantistici. Il nostro obiettivo è di fornire chiare evidenze del fatto che la topologia di un reticolo di giunzioni Josephson possa indurre fenomeni di coerenza quantistica macroscopica e/o stati che esibiscono ordine quantistico.

Studi recenti suggeriscono la nuova ed interessante possibilità che reti di giunzioni Josephson fabbricate con topologie non-convenzionali possano non solo favorire l'emergere di stati fondamentali macroscopicamente coerenti, ma anche consentire, per opportune scelte della topologia della rete, la realizzazione in dispositivi Josephson di stati che esibiscono ordine quantistico. Il concetto d'ordine quantistico (o topologico) ha consentito non solo di comprendere la natura della robusta degenerazione dello stato fondamentale delle teorie di campo descriventi l'effetto Hall quantistico frazionario, ma ha anche consentito di stabilire l'importante relazione di questa degenerazione con la statistica anomala delle quasiparticelle. La robustezza e la dimensione della degenerazione tipiche degli stati che esibiscono ordine quantistico rendono molto promettente la loro utilizzazione per la computazione >>>

Risultati parziali attesi
Fabbricazione:
Sviluppo di nuovi metodi di fabbricazione necessari per produrre reti Josephson su grafo più grandi e più uniformi.
Progettazione e inizio della fabbricazione del sistema planare integrato su cui eseguire gli esperimenti nel secondo anno del progetto.

Parte sperimentale:
Caratterizzazione completa dei campioni già a disposizione della nostra collaborazione e caratterizzazione accurata del rumore che interviene nelle misure su questi sistemi.

Teoria:
Studio delle proprietà mesoscopiche di reti Josephson fabbricate su grafi a stella e a pettine.
Studio delle fasi quantistiche accessibili a reti Josephson fabbricate su grafi opportuni.
Studio di teorie di campo conformi e topologiche che esibiscono ordine quantistico.Fabbricazione (primi sei mesi):
Messa a punto finale dei campioni e del sistema planare integrato su cui gli esperimenti saranno eseguiti.

Parte sperimentale:
Completamento del progetto e della realizzazione dell'esperimento mirato ad evidenziare BEC spaziale in reti Josephson a forma di pettine e di stella. Ci proponiamo di misurare sia la corrente critica Josephson di una giunzione, situata in posizione opportuna su grafi a stella e a pettine, sia la caratteristica I-V di queste reti.
Realizzazione d'esperimenti mirati a studiare la risposta ad irradiazione con segnali a microonde di reti fabbricate su grafi opportuni.

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Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
La prima rete di giunzioni Josephson è stata fabbricata una ventina d'anni fa all'IBM nello sforzo di sviluppare circuiti elettronici basati su strutture superconduttrici (1). Successivamente, le reti di giunzioni Josephson hanno costituito un modello ideale per lo studio di transizioni di fase classiche, di effetti di frustrazione e d'interessanti aspetti di dinamica non-lineare (2). L'osservazione della transizione di Berezinskii-Kosterlitz-Thouless in reti di giunzioni Josephson è stato un esperimento spettacolare (3), che ha consentito per la prima volta di osservare fenomeni previsti dalla meccanica statistica su un dispositivo superconduttore: in questo esperimento l'energia di accoppiamento Josephson è l'unica scala di energia e, pertanto, la rete di giunzioni Josephson fornisce una pertinente realizzazione fisica del modello XY. Con le moderne tecnologie è possibile costruire reti con giunzioni così piccole da evidenziare effetti dovuti ad elettroni singoli per temperature corrispondenti ad un'altra scala di energia caratteristica (4): l'energia di carica. La possibilità di una competizione- controllabile sperimentalmente- fra l'energia di accoppiamento Josephson e l'energia di carica ha aperto la strada per l'uso delle reti di giunzioni Josephson come dispositivi utili per lo studio di transizioni di fase quantistiche (5), di fenomeni di superconduttività rientrante a temperatura finita (6) e di interessanti fenomeni dovuti alla dualità fra cariche e vortici in >>>