Roberta CITRO | JOSEPHSON EFFECT, SUPERCONDUCTING ELECTRONICS AND QUBIT FOR QUANTUM TECHNOLOGIES
Roberta CITRO JOSEPHSON EFFECT, SUPERCONDUCTING ELECTRONICS AND QUBIT FOR QUANTUM TECHNOLOGIES
| 8803000005 | |
| DIPARTIMENTO DI FISICA "E.R. CAIANIELLO" | |
| Corso di Dottorato (D.M.45/2013) | |
| MATEMATICA,FISICA ED APPLICAZIONI | |
| 2021/2022 |
| ANNO CORSO 1 | |
| ANNO ORDINAMENTO 2021 | |
| ANNUALE |
| SSD | CFU | ORE | ATTIVITÀ | |
|---|---|---|---|---|
| FIS/03 | 4 | 20 | LEZIONE |
| Obiettivi | |
|---|---|
| OBIETTIVI FORMATIVI IL CORSO DI JOSEPHSON EFFECT, SUPERCONDUCTING ELECTRONICS AND QUBIT FOR QUANTUM TECHNOLOGIES HA L'OBIETTIVO DI FORNIRE ALLO STUDENTE UNA SOLIDA FORMAZIONE SULL’ELETTRONICA SUPERCONDUTTIVA BASATA SULL’EFFETTO JOSEOHSON CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: L’INSEGNAMENTO FORNISCE LE CONOSCENZE DI BASE SULL’EFFETTO JOSEPHSON, SULLE PRINCIPALI APPLICAZIONI DELLE GIUNZIONI JOSEPHSON, SUI MECCANISMI DI FUNZIONAMENTO DEI RIVELATORI SUPERCONDUTTORI E SUI QUBIT SUPERCONDUTTIVI. LE CONOSCENZE FORNITE SONO TALI DA CONSENTIRE ALLO STUDENTE DI SEGUIRE CONSAPEVOLMENTE LO STATO DELL’ARTE DELLA RICERCA IN QUESTO CAMPO. CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE: IL CORSO MIRA AD OTTENERE CHE LO STUDENTE SIA IN GRADO DI APPLICARE LE CONOSCENZE ACQUISITE NELLA VALUTAZIONE DELLE POTENZIALITÀ DELLE TECNOLOGIE SUPERCONDUTTIVE TRATTATE, ALLO STESSO TEMPO ACQUISENDO UNA COMPRENSIONE PIÙ PROFONDA DEI MECCANISMI FISICI SOTTOSTANTI. |
| Prerequisiti | |
|---|---|
| È RICHIESTA UNA COMPETENZA DI STRUTTURA DELLA MATERIA E DELLE BASI DELLA SUPERCONDUTTIVITÀ. |
| Contenuti | |
|---|---|
| CONTENUTI DEL CORSO PARTE 1: EFFETTO JOSEPHSON E DINAMICA NON LINEARE. L’EFFETTO JOSEPHSON DESCRIVE IL PASSAGGIO DI COPPIE DI COOPER FRA DUE SUPERCONDUTTORI SEPARATI DA UNO STRATO NON SUPERCONDUTTIVO. UNA BUONA DESCRIZIONE DI UNA GIUNZIONE JOSEPHSON È DATA DA UN’EQUAZIONE CON UN TERMINE NON LINEARE SINUSOIDALE, ANALOGA ALL’EQUAZIONE DEL PENDOLO FISICO. NEL CORSO SI PARTIRÀ DA QUESTA FORMULAZIONE PER DESCRIVERE LE PROPRIETÀ ELETTRICHE DEL SINGOLO ELEMENTO JOSEPHSON, DELLE LINEE DI TRASMISSIONE JOSEPHSON E DEI FENOMENI SQUISITAMENTE NON LINEARI CHE SI MANIFESTANO: I SOLITONI, IL CAOS E LA SINCRONIZZAZIONE COERENTE DELLE OSCILLAZIONI. INFINE, SARANNO ILLUSTRATI I PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO E LE POTENZIALI APPLICAZIONI DI UNO SQUID, OVVERO UN DISPOSITIVO FORMATO INSERENDO UNA O PIÙ GIUNZIONI JOSEPHSON IN UN ANELLO DI MATERIALE SUPERCONDUTTIVO. ORE =6 PARTE 2: ELETTRONICA SUPERCONDUTTIVA LA SUPERCONDUTTIVITÀ È UNO STATO DELLA MATERIA DI NATURA SQUISITAMENTE QUANTISTICA. TUTTAVIA, DALLA SUA SCOPERTA FINO AD OGGI, SONO STATE SVILUPPATE MOLTE APPLICAZIONI DI GRANDE INTERESSE PRATICO. OLTRE A CENNI SULLE APPLICAZIONI “DI POTENZA” CHE COINVOLGONO ELEVATE CORRENTI E CAMPI MAGNETICI, SI PORRÀ L'ATTENZIONE SULLE APPLICAZIONI PIÙ SQUISITAMENTE “ELETTRONICHE”, CHE SI BASANO IN GRAN PARTE SULLO SFRUTTAMENTO DI PROPRIETÀ QUANTISTICHE SU SCALA MACROSCOPICA. VERRANNO ANALIZZATI IN DETTAGLIO ESEMPI DI APPLICAZIONI DEI SUPERCONDUTTORI COME SENSORI MAGNETICI, RIVELATORI DI RADIAZIONE E COME CIRCUITI DIGITALI (CLASSICI E QUANTISTICI). VERRANNO ANCHE ILLUSTRATE LE PRINCIPALI APPLICAZIONI NEI CAMPI DELLE TELECOMUNICAZIONI, ASTRONOMIA, MEDICINA E SCIENZA DEI MATERIALI. ORE =8 PARTE 3: QUBIT SUPERCONDUTTIVI I QUBIT SUPERCONDUTTIVI SONO CIRCUITI ELETTRICI DI STATO SOLIDO FABBRICATI USANDO TECNICHE PRESE IN PRESTITO DAI CIRCUITI INTEGRATI CONVENZIONALI. ESSI SONO BASATI SULLE GIUNZIONI TUNNEL DI JOSEPHSON, L’UNICO CIRCUITO NON-DISSIPATIVO, FORTEMENTE NON-LINEARE DISPONIBILE A BASSE TEMPERATURE. AL CONTRARIO DI ENTITÀ MICROSCOPICHE COME SPIN ED ATOMI, ESSI TENDONO AD ESSERE ACCOPPIATI FACILMENTE AD ALTRI CIRCUITI, IL CHE LI RENDE ACCESSIBILI PER L’IMPLEMENTAZIONE DELLE OPERAZIONI DI LETTURA ED DELLE PORTE LOGICHE. RECENTEMENTE, SONO STATE PROPOSTE NUOVE ARCHITETTURE BASATE SU CIRCUITI A MOLTE GIUNZIONI PER RISOLVERE IL PROBLEMA DELL’ISOLAMENTO DA PERTURBAZIONI ELETTROMAGNETICHE ESTRINSECHE. IN QUESTE LEZIONI DISCUTEREMO LA TEORIA DI BASE DEI CIRCUITI QUANTISTICI, I PRINCIPALI MODELLI DI QUBIT SUPERCONDUTTIVI ED INFINE ACCENNEREMO AL PROBLEMA DELLA DECOERENZA. ORE =6 |
| Metodi Didattici | |
|---|---|
| LE METODOLOGIE DIDATTICHE UTILIZZATE SONO LEZIONI FRONTALI. VENGONO CURATE MOLTO LE DISCUSSIONI COLLETTIVE. |
| Verifica dell'apprendimento | |
|---|---|
| LA VERIFICA VIENE EFFETTUATA TRAMITE LA VALUTAZIONE DI TRE TESINE DA ELABORARE INDIVIDUALMENTE SU ARGOMENTI ASSEGNATI DAI DOCENTI E RIGUARDANTI CONTENUTI DELL’INSEGNAMENTO. SE LE TESINE MOSTRANO SUFFICIENTE PADRONANZA DEGLI ARGOMENTI L’ESAME SI CONSIDERA SUPERATO. |
| Testi | |
|---|---|
| COPIE DELLE PRESENTAZIONI EFFETTUATE NEL CORSO E RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI IN ESSE CONTENUTI |
BETA VERSION Fonte dati ESSE3 [Ultima Sincronizzazione: 2022-11-21]
