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INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA 2005

italiano - english
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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[F11] M.Kenzelmann, R.Coldea, et al, "Order-to-disorder transition in the XY-like quantum magnet Cs2CoCl4 induced by noncommuting applied fields", PRB 65, 144432 (2002);

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[F15] J.K.Pachos and M.B.Plenio, Three-Spin Interactions in Optical Lattices and Criticality in Cluster Hamiltonians, PRL 93, 056402 (2004);

[F16] J.J.Garcia-Ripoll, M.A.Martin-Delgado, J.I.Cirac, Implementation of Spin Hamiltonians in Optical Lattices, PRL 93, 250405 (2004);

[F17] L.Amico, A.Osterloh, F.Cataliotti, Quantum many particle systems in optical rings, cond-mat/0501648 (2005);

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[F19] A.Cuccoli, A.Fubini, V.Tognetti, R.Vaia, Quantum fluctuations in one-dimensional arrays of condensates, PRA 64, 061601 (2001);

[F20] M. Greiner, I. Bloch, et al, Exploring phase coherence in a 2D lattice of Bose-Einstein condensates, PRL 87, 160405 (2001);

[F21] A. Smerzi, S. Fantoni, et al, Quantum coherent atomic tunneling between two trapped BE condensates, PRL 79, 4950 (1997);

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[F27] A.Cuccoli, T.Roscilde, et al, Field-induced XY behaviour in the S=1/2 antiferromagnet on the square lattice, PRB 68, R060402 (2003);

[F28] A.Cuccoli, A.Fubini, et al, Quantum effects on the BKT phase transition of 2D JJ arrays, PRB 61, 11289 (2000)

[F29] L.Capriotti, A.Cuccoli, at al, Dissipation-driven phase transition in 2D JJ arrays, to appear on PRL, 2005 [cond-mat/0410437];

[F30] L.Capriotti, A.Cuccoli, et al, Reentrant behavior of the phase stiffness in JJ arrays, PRL 91, 247004 (2003);

[F31] A.Cuccoli, R.Giachetti, et al, The effective potential and effective Hamiltonian in quantum statistical mechanics, J. Phys. Cond. Matt. 7, 7891 (1995);

[G6] B. Douçot, M. V. Feigelman, L. B. Ioffe, PRL 90, 107003 (2003); G. Giusiano, et al, Int. J. Mod. Phys. B 18, 691 (2004).

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[G8] J. Oppenheim et al, PRL 89, 180402 (2002).

[G9] J. Oppenheim et al, PRL 90, 010404 (2003).

[S7] A. P. Albus, S. A. Gardiner, F. Illuminati, M. Wilkens: Quantum field theory of dilute homogeneous Bose-Fermi mixtures: general formalism and beyond MF corrections, PRA 65, 053607 (2002).

[S8] L. Viverit and S. Giorgini: Ground-state properties of a dilute Bose-Fermi mixture, PRA 66, 063604 (2002).

[S9] A. P. Albus, F. Illuminati, M. Wilkens: Ground-state properties of trapped Bose-Fermi mixtures: role of exchange-correlation, PRA 67, 063606 (2003).

[S10] A. P. Albus, F. Illuminati, J. Eisert: Mixtures of bosonic and fermionic atoms in optical lattices, PRA 68, 023606 (2003).

[S11] H. P. Buechler, G. Blatter: Supersolid versus phase separation in atomic Bose-Fermi mixtures, PRL 91, 130404 (2003).

[S12] R. Roth, K. Burnett: Quantum phases of boson-fermion mixtures in optical lattices, PRA 69, R021601 (2004).

[S13] F. Illuminati, A. P. Albus: High-temperature atomic superfluidity in lattice boson-fermion mixtures, PRL 93, 090406 (2004).

[S14] M. Lewenstein, L. Santos, et al, Atomic Bose-Fermi mixtures in optical lattices, PRL 92, 050401 (2004).

[S15] H. Fehrmann, M. A. Baranov, et al, Quantum phases of Bose-Fermi mixtures in optical lattices, Optics Express 12, 55 (2004).

[S16] M. Cramer, J. Eisert, F. Illuminati: Inhomogeneous Bose-Fermi mixtures in cubic lattices, PRL 93, 190405 (2004).

[S17] A. Sanpera, A. Kantian, et al, Atomic Fermi-Bose mixtures in inhomogeneous and random lattices: from Fermi glass to quantum spin glass and quantum percolation, PRL 93, 040401 (2004).

[T1] R. Burioni, D. Cassi, M. Rasetti, et al, Bose-Einstein condensation on inhomogeneous complex networks, J. Phys. B, 34, 4697 (2001); R. Burioni, D. Cassi, I. Meccoli, M. Rasetti, et al, Bose-Einstein condensation in inhomogeneous Josephson arrays, Europhys. Lett., 52(3), 251 (2000)

[T2] P. Buonsante, V. Penna, A. Vezzani, PRB 70, 184520 (2004);

[T3] P. Buonsante, V. Penna, A. Vezzani, PRA 70, R061603 (2004)

[T4] P. Buonsante, R. Burioni, D, Cassi, V. Penna, A. Vezzani, PRB 70, 224510 (2004);

[T5] R. Fazio, H. van der Zant, Phys. Rep. 355, 235 (2001); W. Kuo and C. D. Chen, PRL 87, 186804 (2001).

[T6] R. Franzosi, V. Penna, "Chaotic behavior, collective modes, and self-trapping in the dynamics of three coupled BECs", PRE 67, 046227 (2003);

[T7] P. Buonsante, R. Franzosi, V. Penna, "Dynamical Instability in a Trimeric Chain of Interacting BECs", PRL 90, 050404 (2003).

[T8] L. Faoro, F. Raffa, M. Rasetti, "Shift-Resistant Quantum Codes for Josephson Coupled Systems", cond-mat/0502503.

[T9] A. Marzuoli, M. Rasetti, Spin network quantum simulator, Phys. Lett. A, 306 (2002) 79;

[T10] A. Marzuoli, M. Rasetti, "Computing spin network", quant-ph/ 0410105, to appear on Ann. of Physics, 2005
Parole Chiave
TRANSIZIONI DI FASE QUANTISTICHE; CHIP ATOMICI E RETICOLI OTTICI; TRANSIZIONI SUPERFLUIDO-ISOLANTE; CORRELAZIONI QUANTISTICHE NON LOCALI; MICROTRAPPOLE MAGNETICHE PER BEC; ANELLI OTTICI E ANELLI DI SPIN; ARRAY DI GIUNZIONI JOSEPHSON; SIMULATORI QUANTISTICI TIPO SPIN NETWORK; MODELLI DI SPIN

Fenomeni cooperativi in sistemi coerenti della materia condensata
e loro realizzazione in dispositivi a chip atomico

Politecnico di Torino
Abstract
Questo progetto coinvolge le competenze complementari di fisica teorica e sperimentale di quattro unita` (del Politecnico di Torino, dell'Universita` di Catania, dell'Universita` di Firenze e dell'Universita` di Salerno), in uno sforzo congiunto per ottenere una piu' profonda comprensione dei fenomeni cooperativi in sistemi di materia condensata e procedere alla loro realizzazione in dispositivi tipo atom chip. I principali obiettivi sperimentali sono la realizzazione di campioni di atomi ultrafreddi di Rubidio sulla superficie di un microchip e la loro manipolazione per via ottica. Per tali dispositivi verranno realizzate due diverse geometrie: reticoli ottici lineari e anelli atomici. Le proprieta` atomiche misurate saranno confrontate con le previsioni teoriche nello studio di fenomeni critici. I principali obbiettivi teorici sono: A) lo studio esteso 1) della transizione di fase quantistica superfluido-isolante, 2) del diagramma di fase a temperatura zero, 3) delle correlazioni non locali e 4) delle proprieta` dinamiche per sistemi descritti da modelli di bosoni di bosoni con accoppiamento Josephson e di spin con accoppiamento Heisenberg antiferromagnetico in reticoli con topologia complessa, nella prospettiva della loro applicazione all' immagazzinamento e manipolazione dell'informazione quantistica; B) l'analisi, nel contesto del modello di simulatore quantistico tipo spin network, delle possibili realizzazioni di gates e circuiti quantistici tramite condensati >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Mario RASETTI Politecnico di TORINO
Obiettivo del Programma di Ricerca
Obbiettivo principale di questo progetto e' di raggiungere una piu` approfondita comprensione teorica dei fenomeni collettivi in sistemi coerenti di materia condensata e di procedere alla loro realizzazione sperimentale mediante dispositivi tipo atom chip, avendo in vista applicazioni mirate all'immagazzinamento e alla manipolazione di informazione quantistica.
I piu` importanti obbiettivi sperimentali sono:
A1) la realizzazione di un campione di atomi ultrafreddi di Rubidio sulla superficie di silicio di un microchip. Fasci laser verranno usati per manipolare gli atomi intrappolati in prossimita` della superficie del microchip. Verranno prese in considerazione due diverse configurazioni stazionarie del reticolo ottico: a) un reticolo ottico lineare, b) anelli atomici basti su potenziali reticolari con condizioni al contorno periodiche perfette.
A2) la conseguente realizzazione di due diversi dispositivi ottenuti caricando atomi neutri in potenziali magnetici confinanti con due diverse geometrie: i) un campione atomico coerente elongato, quasi unidimensionale, a simmetria cilindrica, ii) un condensato quasi bidimensionale.
Scopo della scelta di queste configurazioni sperimentali e' quello di impiegare l'atom chip come "simulatore quantistico", per studiare problemi aperti relativi alle correlazioni non locali ed ai fenomeni critici quantistici in sistemi condensati. In particolare, l' "anello atomico" dovrebbe consentire lo studi della >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
Lo spettacolare sviluppo delle tecniche di manipolazione coerente di atomi, molecole e altre componenti elementari degli stati condensati della materia fornisce una possibilita`, senza precedenti, di acquisire conoscenze fondamentali sui fenomeni cooperativi in sistemi coerenti e complessi di materia condensata. Tale progresso ha creato le circostanze per realizzare in laboratorio e con un altissimo grado di controllo sistemi della materia condensata fortemente correlati e spazialmente complessi, stimolando altresi' un intenso lavoro teorico diretto a comprendere una fenomenologia sempre piu' complessa ed a produrre nuove predizioni e modellizzazioni efficaci.
Oltre alle ben note tecniche di intrappolamento e controllo di atomi neutri in reticoli ottici (RO), appaiono estremamente promettenti lo sviluppo di dispositivi a chip atomico, la costruzione e/o progettazione di arrays di microtrappole magnetiche ed, in generale, di strutture geometriche complesse come i network disomogenei, gli anelli ottici e le catene di spin ottenuti manipolando opportunamente le microninterazioni ottiche e magnetiche.

Per quanto riguarda la realizzazione di sistemi con architetture arbitrariamente complesse, i dispositivi basati su chip atomico meritano particolare attenzione. Il cosiddetto "atom chip" viene realizzato [C1] integrando le tecniche di raffreddamento laser e manipolazione (sia laser che magnetica) degli atomi ultrafreddi con tecniche di deposizione >>>