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Abstract: Nuove tecnologie e nuovi materiali per l’energia e l’ambiente In due dimensioni “prendono vita” nuovi stati della materia che possono essere spiegati solamente dalle leggi della meccanica quantistica. I superconduttori ad alta temperatura, il grafene rappresentano degli esempi paradigmatici. Queste fasi quantistiche sono oggetto di una ricerca vibrante che ha lo scopo di sviluppare nuovi dispositivi elettronici di impatto anche sulla vita quotidiana. Nei sistemi quantistici a bassa dimensionalità a basse temperature, la naturale tendenza verso uno stato ordinato è ostacolata dalle fluttuazioni. I fisici Kosterlitz Thouless e Berezinskii (i primi due Nobel per la fisica 2016 proprio per i loro studi pionieristici sulle transizioni di fase in due dimensioni), hanno tuttavia previsto che una fase, detta BKT, quasi ordinata è possibile anche in due dimensioni al di sotto di una certa temperatura critica. Lo sviluppo di nuovi dispositivi si basa proprio sulla comprensione delle proprietà fondamentali che risulta difficile data la complessità di tali sistemi bidimensionali. In questo progetto proponiamo di utilizzare gas quantistici ultrafreddi confinati in due dimensioni come simulatori quantistici. I gas atomici ultrafreddi rappresentano la più potente piattaforma per approcciare problemi aperti di fisica della materia condensata. Questo è possibile grazie al controllo senza precedenti di tutti i parametri sperimentali, ed in particolare dell’interazione tra le particelle e dei potenziali d’intrappolamento che possono essere realizzati in diverse geometrie e topologie grazie alla luce laser. Studieremo la fisica di sistemi bidimensionali in maniera unica e controllata anche in presenza di potenziali disordinati che simuleranno le imperfezioni presenti nei materiali ordinari. Lo studio degli effetti del disordine è di vitale importanza per lo sviluppo di nuovi dispositivi basati su sistemi fermionici bidimensionali.