TECNOLOGIE DELL’INFORMAZIONE QUANTISTICA

FIS/03 - 9 CFU - 1° semestre

Docenti titolari dell'insegnamento

ALESSANDRO RIDOLFO
Email: alessandro.ridolfo@ct.infn.it
Edificio / Indirizzo: Dipartimento di Fisica e Astronomia, stanza 109 (primo piano)
Orario ricevimento: Mercoledì dalle 11:00 alle 13:00. Gli studenti sono cordialmente invitati a contattare il docente via email al fine di garantire una migliore organizzazione
GIUSEPPE FALCI
Email: gfalci@dmfci.unict.it
Edificio / Indirizzo: Dipartimento di Fisica e Astronomia, Città Universitaria, Ufficio 212
Telefono: 0953785337
Orario ricevimento: Lunedi 18:00-20:00 (ex DMFCI), Mercoledi 10:30-11:30 (DFA)


Obiettivi formativi

Il corso fornisce le nozioni di fisica di base, dagli elementi di fisica quantistica a cenni della teoria dei solidi e del trasporto quantistico, per la comprensione delle moderne Tencologie Quantistiche, descrivendone poi principi e fenomeni che ne sono alla base, e le applicazioni. L'obiettivo è quello di fornore allo studente abilità e competenze che complementino quelle di un curriculum in microelettronica, come (a) familiarità con le opportunità offerte dalla nanoelettronica e dalle tecnologie quantistiche; (b) capacità di utilizzare la meccanica quantistica in differenti contesti della ICT e delle nanotecnologie e valutare le diverse tecnologie dei nanosistemi; (c) acquisire una base per elaborare idee e proposte personali.

Il corso è motivato dalle esigneze multidisciplinari dei diversi settori industriali nel campo delle nanotecnologie, e della crescita del nuovo settore delle tecnologie quantistiche, che possono offrire nuove opportunità di lavoro e specializzazione ai nostri laureati.


Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Lezioni frontali, esercizi e dimostrazioni con software dedicato. Saranno organizzati dei Seminari tenuti da ricercatori da Enti di Ricerca operanti nel settore della nanoelettronica.


Prerequisiti richiesti

Lo studente deve possedere gli elementi del linguaggio, ossia una buona conoscenza della fisica classica, e una conoscenza elementare della fisica dei dispositivi elettronici.

I prerequisiti comprendono:
– Meccanica classica e termodinamica (Fisica 1).
– Elettromagnetismo classico (Fisica 2).
– Elementi di algebra e analisi matematica: spazi vettoriali, trasformate integrali
– Concetti elementari di fisica dei dispositivi elettronici.



Frequenza lezioni

Non obbligatoria, ma caldamente suggerita.



Contenuti del corso

PARTE I: Meccanica Quantistica

  1. Fenomenologia del dualismo onda-particella [2,5,6]
  2. Meccanica ondulatoria [3,5,6]
  3. Alcuni problemi stazionari [3,5]
  4. Meccanica Quantistica e applicazioni illustrative [3,5,6]
  5. Metodi di approssimazione [3,5]
  6. Cenni di meccanica statistica [5,6]
  7. Solidi cristallini e trasporto semiclassico [1,5]

PARTE II: Nanostrutture

  1. Effetto tunnel ed effetti di charging [5,6]
  2. Sistemi a dimensionalità ridotta [5,6]
  3. Trasporto quantistico [4,5]

PARTE III: Tecnologie quantistiche

  1. Computazione quantistica [7]
  2. Comunicazione quantistica [7]


Testi di riferimento

[1] Neil W. Ashcroft and N. David Mermin. Solid State Physics. Holt Saunders, 1976.
[2] P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Elementi di Fisica: Elettromagnetismo e Onde, Edises 2008.
[3] C. Cohen-Tannoudji, B. Diu, and F. Lalo ̈e. Quantum Mechanics - vol 1, volume 1. Wiley-Interscience Publication, 1977.
[4] Datta. Electronic Transport in Mesoscopic Systems. University Press, 1995. Cambridge
[5] G. Falci. Appunti del corso di fisica dei nanosistemi. 2018.
[6] G.W. Hanson. Fundamentals of Nanoelectronics. Prentice Hall, 2007.
[7] G. Benenti, G. Casati, G. Strini, Principles of Quantum Computation and Information, voll. 1 e 2, World Scientific, 2004


Altro materiale didattico

Materiale divulgativo di introduzione al corso viene fornito a richiesta per e-mail.
Materiale didattico (appunti, presentazioni, notebook dimostrativi, etc.) viene fornito tramite un link ad una cartella Dropbox da richiedere direttamente al docente.



Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1Dualismo onda-particella [2,5,6] 
2Meccanica Quantistica e applicazioni illustrative[3,5,6] 
3Meccanisca statistica e gas di Fermi[5,6] 
4Solidi cristallini e trasporto semiclassico[1,5] 
5Tunneling ed effetti di charging[5,6] 
6Sistemi a dimensionalità ridotta[5,6] 
7Trasporto quantistico[4,5] 
8Tecnologie Quntistiche[9] 


Verifica dell'apprendimento


MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI

E' a disposizione nel materiale didattico del corso una raccolta di esercizi di esame.

Durante la prova orale saranno formulate domande sulla prova scritta, e domande che, prendendo spunto dall'esposizione dell'argomento, possono spaziare su tutto il programma svolto.

L'elaborato sostitutivo dell'orale consiste in un calcolo, da effettuare generalmente con l'ausilio di software dedicato, su un argomento relativo al corso. Alcuni esempi sono i seguenti:




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