Menu Principale

Academic year 2014-2015

Attività formative
Modulo 1: Ottica
Fondamenti di ottica geometrica. Onde. Onde sinusoidali. Onde  piane. Polarizzazione, Diffrazione. Interferenza. Indice di rifrazione. Propagazione nei mezzi anisotropi e non omogenei (cristalli fotonici). Fasci gaussiani, fasci di Bessel, fasci di Laguerre-Gauss. Cenni di Ottica “ singolare”. Cenni di spettroscopia.

Crediti formativi Universitari: 3

Modulo 2: Ottica Nonlineare
Vettore polarizzazione; spiegazione intuitiva delle non linearità ottiche; tensore della suscettività non lineare; effetti del second’ordine. Produzione di seconda armonica e processi parametrici; effetti del terz’ordine. Indice di rifrazione non lineare self-focusing e self-defocusing; processi parametrici…

Crediti formativi Universitari: 3

Modulo  3: Laser-Elettronica Quantistica
Struttura della materia. Plasmonica. Principi di interazione radiazione-materia. Sistemi laser in continua e impulsati. Oscillatori parametrici. Q-dots. Laser a cristallo fotonico. Nanolaser. Emettitori integrati. Emettitori integrati non lineari. Accoppiamento in-out della radiazione in sistemi integrati.

Crediti formativi Universitari: 5

Modulo  4: Dispositivi Optoelettronici
Semiconduttori e composti III-V, omogiunzioni, eterogiunzioni e pozzi quantici. Fotorivelatori a giunzione: pn, pin, fotorivelatori a valanga, single photon avalanche diodes. Rumore nei fotorivelatori, rapporto segnale rumore, sensibilità, BER e Q nei ricevitori ottici. Limite quantico di fotorivelazione. Fibre ottiche: tipologie, propagazione elettromagnetica, dispersione (modale, cromatica e di polarizzazione), perdite ed effetti non-lineari. Amplificazione ottica: saturazione, banda, figura di rumore. Guide di luce in dielettrici organici e inorganici. Accoppiatori, giunzioni a X, Y e interferometri integrati. Modulatori elettroottici e acustoottici. Porte logiche ottiche.

Crediti formativi Universitari: 3

Modulo  5: Sistemi ICT
Richiami di teoria della probabilità, variabili aleatorie, processi stocastici, proprietà di stazionarietà ed ergodicità, exampi: processo Gaussiano e catene di Markov – Entropia di Shannon e sue generalizzazioni (Renyi e Von Neumann), entropia relativa, distanza di Kullback Leibler, informazione mutual, statistiche sufficienti, disuguaglianza di Fano, primo teorema di Shannon sulla codifica di sorgente, disuguaglianza di Kraft, codifica di Huffman – Capacità di canale, secondo teorema di Shannon sulla codifica di canale, esempi: capacità di un canale binario simmetrico, capacità di un canale Gaussiano – Vincoli fondamentali su tasso di informazione-distorsione, principio della massima entropia

Crediti formativi Universitari: 3

Modulo  6: Informazione quantistica I
Elettrodinamica classica; elettrodinamica quantistica nella “Gauge” di Coulomb, hamiltoniana di interazione tra particelle e campo e.m. Interazioni coerenti. Statistica quantistica. Processi dissipativi. Stati “ dressed”.

Crediti formativi Universitari: 3

Modulo 7: Informazione quantistica II
Spazio di Hilbert di dimensione finita- Quantum bit, qbit multipli. Tomografia quantistica, entaglement, disuguaglianza di Bell, Teleporattion, No-cloning, Infromazioen quantistica, Entropia e Informazione. Crittografia quantistica- Spazio di Hilbert di dimensione infinita.

Crediti formativi Universitari: 5

Modulo  8: Computazione quantistica
Circuiti quantistici. Gates a singolo e multi-qbit. Trasformata di Fourier nel regime quantico e applicazioni-  Alogoritmi quantici

Crediti formativi Universitari: 5

Modulo  9: Dispositivi per la computazione quantistica
Condizioni per la computazione quantistica. Quantum computer ottico, trappole ioniche. Risonanza magnetica nucleare. Altri schemi e dispositivi

Crediti formativi Universitari: 3

Modulo  10: Sistemi per l’elaborazione e la trasmissione ottica dell’informazione quantistica
Collegamenti in fibra ottica punto-punto, criteri di progettazione, bilancio di potenza e del tempo di salita. BER, Q e penalità di potenza. Architetture di reti ottiche ad anello e a stella. Trasmissione multicanale. Canali ottici amplificati. Effetti della dispersione e delle non linearità sulla trasmissione di impulsi di luce. Circuiti quantistici e algoritmi di elaborazione dei segnali e dell’informazione. Richiami sulle architetture di base. Algoritmi noti per elaborazione e ricerca: algoritmo di Shor e quantum FFT, algoritmo di Grover e ricerca euristica. Architetture circuitali e algoritmi quantistici per l’intelligenza computazionale: quantum neural networks, particle swarm optimization (PSO) quantistica, metodi di ricerca esaustiva, teoria dei giochi quantistica.

Crediti formativi Universitari: 5

Altre attività
  • Stage (CFU: 5)
  • Seminari (CFU: 4)
  • Attività di Laboratorio(*) (CFU: 5)
  • Prova Finale (CFU: 6)
Totale crediti formativi: 60
(*)Durante il modulo di Laboratorio di Ottica gli studenti si troveranno a contatto e studieranno sperimentalmente i fenomeni e i dispositivi ottici descritti nelle lezioni teoriche tenute negli altri moduli. In particolare:
Ottica classica: Ottica geometrica, Interferenza, Diffrazione, Interferometri di Michelson e Mach-Zehnder, Diffrazione da reticolo, Monocromatori, Fibre ottiche e perdite su canali di comunicazione in fibra. Generazione di profili di campo con singolarita.
Laser: Sistemi di pompaggio, Cavità risonanti, Fasci Gaussiani, Laser CW, Laser Q-Switch, Laser Mode-locked, Laser a semiconduttore. .Ottica Nonlineare: Generazione di seconda armonica, Effetto Pockels
 
Corsi
1° Periodo (Luglio - 15 Settembre)
Dipartimento SBAI (Prof. Bertolotti, Ing. Belardini, Prof. C.Sibilia).
  • Ottica I:
    Fondamenti  di ottica geometrica e fisica,  cenni di spettroscopia.
    (Prof. M. Bertolotti/F. Michelotti)
  • Ottica II:
    Principi, processi parametrici, dispositivi
    (Prof. M. Bertolotti/E. Fazio)
  • Elettronica Quantistica:
    Struttura della materia, principi di interazione radiazione-materia, sistemi laser
    (Prof. C. Sibilia/A. Belardini)
2° Periodo (15 Settembre - 30 Novembre)
Dipartimento DIET (Prof. D’Alessandro, Prof.ssa Asquini).
  • Dispositivi Optoelettronici:
    Guide, amplificatori, rivelatori, porte logiche.
    (Prof. A. D’Alessandro/R. Asquini)
  • Information Theory:
    Teoria dell’informazione classica.
3° Periodo (4 Dicembre - 20 Gennaio) 

Dipartimento SBAI (Prof. Bovino, Prof Panella).

  • Informazione quantistica I:
    Fondamentidi meccanica quantistica e ottica quantistica
    (Prof. F.A. Bovino)
  • Informazione quantistica II:
    Principi di crittografia quantica, schemi di protocollo
    (Prof. F.A. Bovino)
  • Computazione quantistica:
    Principi, schemi
    (Prof. F.A. Bovino)
  • Dispositivi per la computazione quantistica:
    Memorie, rivelatori e dispositivi
    (Prof. F.A. Bovino)
  • Sistemi per l'elaborazione e trasmissione ottica dell'informazione:
    Architetture circuitali e algoritmi quantistici per l’intelligenza computazionale
    (Prof. Panella)