Interferometria quantistica con condensati di Bose-Einstein
Quantum interferometry with Bose-Einstein condensates
PRIN 2009FBKLNN_002
Finanziamento del: Ministero dell’Istruzione, Università e Ricerca (MIUR)
Calls: PRIN 2009
Data inizio: 2011-10-17 Data fine: 2013-10-17
Budget totale: EUR 498.795,00 Quota INO del budget totale: EUR 149.639,00
Responsabile scientifico: Giovanni Modugno Responsabile scientifico per INO: Smerzi Augusto
Calls: PRIN 2009
Data inizio: 2011-10-17 Data fine: 2013-10-17
Budget totale: EUR 498.795,00 Quota INO del budget totale: EUR 149.639,00
Responsabile scientifico: Giovanni Modugno Responsabile scientifico per INO: Smerzi Augusto
Principale Organizzazione/Istituzione/Azienda assegnataria: Università degli Studi di Firenze
altre Organizzazione/Istituzione/Azienda coinvolte:
Abstract: Un miglior controllo sugli stati quantistici delle particelle sta permettendo un’estensione delle capacità di misura, calcolo e comunicazione oltre i limiti che fino a
poche decadi fa erano considerati imbattibili. L’uso dell’entanglement, una risorsa puramente quantistica, ha fino ad ora aperto la strada per la realizzazione di
schemi di calcolo e comunicazione quantistici, e i tempi sono maturi per provare a realizzare altre forme di tecnologie quantistiche, come quella di misure di alta
sensibilità assistite da entangled. In questo progetto vogliamo tentare la realizzazione di un sensore interferometrico basato su condensati di Bose-Einstein atomici
che usa stati entangled per spingere la propria sensibilità oltre il limite quantistico standard, idealmente verso il limite ultimo imposto dalla meccanica quantistica, il
limite di Heisenberg. Per raggiungere questo combineremo un nuovo tipo di condensato di Bose-Einstein con interazione accordabile con nuovi schemi per creare e
sfruttare l’entanglement, e con la comprensione teorica di aspetti generali legati allo sfruttamento dell’entanglement in sistemi reali.
Il sistema che vogliamo realizzare è un interferometro spaziale Mach-Zehnder, uno schema archetipico che da un lato è molto interessante per misure inerziali locali,
e dall’altro rappresenta lo schema alla base di qualunque interferometro più complesso. Ci sono molte sfide da affrontare sulla strada verso una sensibilità al limite
di Heisenberg, come ad esempio quelle legate alla creazione di stati entangled attraverso interazioni nonlineari, al completo sfruttamento dell’entanglement per
misure di precisione, e al controllo sperimentale e modellizzazione teorica della decoerenza che nasce dal rumore, perdita di particelle e effetti di temperatura finita.
Il successo di questo progetto porterà a: i) un interferometro funzionante con condensati di Bose-Einstein con una sensibilità mai raggiunta sino ad ora, con possibili
applicazioni immediate a misure di precisione; ii) lo sviluppo di modelli teorici e strategie sperimentali per l’uso di entanglement in interferometri basati su
condensati di Bose-Einstein; iii) lo sviluppo di metodi teorici generali sull’entanglement e di strategie generali per l’impiego di entanglement in una più vasta gamma
di schemi quantistici basati su atomi.
poche decadi fa erano considerati imbattibili. L’uso dell’entanglement, una risorsa puramente quantistica, ha fino ad ora aperto la strada per la realizzazione di
schemi di calcolo e comunicazione quantistici, e i tempi sono maturi per provare a realizzare altre forme di tecnologie quantistiche, come quella di misure di alta
sensibilità assistite da entangled. In questo progetto vogliamo tentare la realizzazione di un sensore interferometrico basato su condensati di Bose-Einstein atomici
che usa stati entangled per spingere la propria sensibilità oltre il limite quantistico standard, idealmente verso il limite ultimo imposto dalla meccanica quantistica, il
limite di Heisenberg. Per raggiungere questo combineremo un nuovo tipo di condensato di Bose-Einstein con interazione accordabile con nuovi schemi per creare e
sfruttare l’entanglement, e con la comprensione teorica di aspetti generali legati allo sfruttamento dell’entanglement in sistemi reali.
Il sistema che vogliamo realizzare è un interferometro spaziale Mach-Zehnder, uno schema archetipico che da un lato è molto interessante per misure inerziali locali,
e dall’altro rappresenta lo schema alla base di qualunque interferometro più complesso. Ci sono molte sfide da affrontare sulla strada verso una sensibilità al limite
di Heisenberg, come ad esempio quelle legate alla creazione di stati entangled attraverso interazioni nonlineari, al completo sfruttamento dell’entanglement per
misure di precisione, e al controllo sperimentale e modellizzazione teorica della decoerenza che nasce dal rumore, perdita di particelle e effetti di temperatura finita.
Il successo di questo progetto porterà a: i) un interferometro funzionante con condensati di Bose-Einstein con una sensibilità mai raggiunta sino ad ora, con possibili
applicazioni immediate a misure di precisione; ii) lo sviluppo di modelli teorici e strategie sperimentali per l’uso di entanglement in interferometri basati su
condensati di Bose-Einstein; iii) lo sviluppo di metodi teorici generali sull’entanglement e di strategie generali per l’impiego di entanglement in una più vasta gamma
di schemi quantistici basati su atomi.