Academic literature on the topic 'Ottica quantistica'

Lo scopo di questo lavoro è cercare un'evidenza quantitativa a supporto dell'idea idea che la nonlinearità sia una risorsa per generare nonclassicità. Ci si concentrerà su sistemi unidimensionali bosonici, cercando soprattutto di connettere la nonlinearità di un oscillatore anarmonico, definito dalla forma del suo potenziale, alla nonclassicità del relativo ground state. Tra le numerose misure di nonclassicità esistenti, verranno impiegate il volume della parte negativa della funzione di Wigner e l'entanglement potential, ovvero la misura dell'entanglement prodotto dallo stato dopo il passaggio attraverso un beam splitter bilanciato avente come altro stato in ingresso il vuoto. La nonlinearità di un potenziale verrà invece caratterizzata studiando alcune proprietà del suo ground state, in particolare se ne misurerà la non-Gaussianità e la distanza di Bures rispetto al ground state di un oscillatore armonico di riferimento. Come principale misura di non-Gaussianità verrà utilizzata l'entropia relativa fra lo stato e il corrispettivo stato di riferimento Gaussiano, avente la medesima matrice di covarianza. Il primo caso che considereremo sarà quello di un potenziale armonico con due termini polinomiali aggiuntivi e il ground state ottenuto con la teoria perturbativa. Si analizzeranno poi alcuni potenziali il cui ground state è ottenibile analiticamente: l'oscillatore armonico modificato, il potenziale di Morse e il potenziale di Posch-Teller. Si andrà infine a studiare l'effetto della nonlinearità in un contesto dinamico, considerando l'evoluzione unitaria di uno stato in ingresso in un mezzo che presenta una nonlinearità di tipo Kerr. Nell'insieme, i risultati ottenuti con tutti i potenziali analizzati forniscono una forte evidenza quantitativa a supporto dell'idea iniziale. Anche i risultati del caso dinamico, dove la nonlinearità costituisce una risorsa utile per generare nonclassicità solo se lo stato iniziale è classico, confermano la pittura complessiva. Si sono inoltre studiate in dettaglio le differenze nel comportamento delle due misure di nonclassicità.

Con il lavoro svolto in questa tesi si studiano le equazioni che governano l’interazione luce-materia, al fine di esaminare la fattibilità di un implementazione di un sistema di imaging in fluorescenza per uno specifico esperimento di interferometria atomica.Inoltre si è svolto un lavoro di caratterizzazione di una telecamera EMCCD che troverà impiego nello stesso esperimento od in esperimenti simili. L’elaborato si soffermerà sulla fisica dell’interazione luce-materia prima di analizzare a fondo il problema principale di questa trattazione. Inoltre nel terzo capitolo, dopo aver mostrato il funzionamento generale di una telecamera CCD ed EMCCD, si evidenzieranno gli aspetti più importanti per una caratterizzazione in pratica di una telecamera EMCCD.

In questo lavoro viene presentato l'utilizzo di simulatori quantistici nello studio di sistemi a molte componenti. Dall'idea iniziale di Feynman della intersimulazione tra sistemi quantistici in questi anni si è sempre più sviluppata la tecnica sperimentale necessaria a creare sistemi di atomi in reticoli ottici ben controllati, nei quali riprodurre il comportamento di sistemi di natura diversa, ottenendo risultati promettenti nell'indagine di situazioni non trattabili analiticamente o numericamente. Tra questi, la conduzione di elettroni in materiali disordinati è ancora un problema aperto. In questa tesi nello specifico sono trattati i modelli di Anderson e di André-Aubry, i quali prevedono una transizione da stati estesi a localizzati in presenza di disordine nel materiale. I due modelli sono stati investigati numericamente su reticoli monodimensionali e i risultati confrontati con una realizzazione sperimentale realizzata con atomi freddi.

In the last few years cavity optomechanics experiments have achieved the significant progress of the preparation and observation of macroscopic me- chanical oscillators in non-classical states. An indicator of the oscillator non-classical proprieties is important also for applications to quantum tech- nologies. In this work, we compare two procedures minimizing the necessity of system calibrations. As first result we compare the homodyne spectra with the measurement of the motional sideband asymmetry in heterodyne spectra. Moreover, we describe and discuss a method to control the probe detuning, that is a crucial parameter for the accuracy of the latter, intrin- sically superior procedure. From it we can use the sidebands asymmetry as indicator of the quantumness of the mechanical oscillator, which is originated by the non-commutativity between the oscillator ladder operators. Starting from it the sidebands assume a peculiar shape when a parametric modula- tion is applied on a oscillator embedded in an optical cavity. A parametric effect is originated by a suitable combination of optical fields. The asymme- try shape is related to the modified system dynamics, while the asymmetric features reveal and quantify the quantum component of the squeezed oscilla- tor motion. The results show that it is possible to use the spectral shape of motional sidebands as a signature of a quantum mechanical squeezed state, without the necessity of absolute calibrations, in particular in the regime where residual fluctuations in the squeezed quadrature are reduced below the zero-point level.