Molecular quantum nanophotonics










Descrizione

Studiamo singoli emettitori quantistici nello stato solido, sia per ragioni di fisica fondamentale che per lo sviluppo di nuove tecnologie quantistiche. In pratica, cresciamo campioni con cromofori organici, come gli idrocarburi poliaromatici, in concentrazioni di singola molecola. È noto che questi emettitori si comportino in modo simile ad a un sistema a due livelli nello stato solido [1]. Tuttavia, è solo di recente che sono state integrate in piattaforme nanofotoniche ibride. Abbiamo dimostrato che singole molecole possono essere accoppiate a guide d’onda in nitruro di silicio su chip [2] e che possono anche essere assemblate all’interno di un’antenna ottica planare per reindirizzare efficacemente l’emissione di fluorescenza [3]. Più recentemente, abbiamo ottimizzato una nuova piattaforma nanofotonica in cui singole molecole sono incorporate all’interno di strutture polimeriche 3D, pur mantenendo le loro eccellenti proprietà di coerenza quantistica [4,5,6].<br /><br /><br />
L’efficace interazione tra molecole isolate e il campo elettromagnetico consente il loro utilizzo come efficienti sorgenti di singoli fotoni, per applicazioni nella comunicazione quantistica[7], nel linear optical quantum computing e nella metrologia [8]. Oltre al loro ruolo nell’ottica quantistica, le singole molecole sono impiegate nei nostri laboratori come sensori sulla nanoscala per il campo elettrico [9], proprietà di materiali e trasduttori ottici per altri parametri locali.<br /><br /><br />
I materiali organici, che hanno avuto un enorme impatto nell’optoelettronica, saranno di fondamentale beneficio anche nelle tecnologie quantistiche.<br /><br /><br />
Le nostre attività sono attualmente finanziate da quattro diversi progetti dell’UE, ORQUID: Organic Quantum Integrated Devices, SIQUST: Single-photon sources as new quantum standards, FASPEC: Fiber-Based Planar Antennas for Biosensing and Diagnostics e STORMYTUNE: Spectral-Temporal Metrology with Tailored Quantum Measurements.


Per approfondire

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Staff INO

Cataliotti Francesco Saverio
Colautti Maja
Emadi Ramin
Lombardi Pietro Ernesto
Toninelli Costanza

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