Il corso sviluppa ed analizza alcune caratteristiche delle onde elettromagnetiche a partire dalle loro sorgenti attraverso l'utrilizzo dei potenziali elettromagnetici. Vengono inoltre presentati fenomeni ondulatori in genere. Vengono discussi fenomeni fisici e relative applicazioni connesse all’interferenza di onde coerenti che portano alla olografia. Vengono introdotti i materiali anisotropi e la propagazione di onde e.m. in materiali anisotropi. Vengono discussi i principi di funzionamento dei polarizzatori e degli interferometri. Si presentano le proprietà del campo elettromagnetico visto come formato da quanti con 2 stati di polarizzazione. Viene sviluppata l'algebra di polarizzazione delle onde e.m. Viene introdotta l'algebra quantistica di polarizzazione dei fotoni e analizzata l'analogia con l'algebra di spin elettronico. Il corso introduce un concetto proprio della fisica moderna applicandolo al caso della polarizzazione dei fotoni e degli elettroni: l’entaglement. Si introduce il paradosso EPR e il ragionamento fisico che ha portato alla disuguaglianza di Bell. Vengono discussi i rudimenti teorici e le configurazioni sperimentali di alcune moderne applicazioni tecnologiche quali la crittografia quantistica, il teletrasporto quantistico e la computazione quantistica.

Le conoscenze trasmesse allo studente riguardano:  - onde elettromagnetiche coerenti e loro interazione con la materia anisotropa - Interferenza e polarizzazione di fotoni e lettroni - i princìpi di funzionamento di polarizzatori, laser e interferometri - i princìpi dell’olografia, della crittografia quantistica - i rudimenti del teletrasporto quantistico - il concetto di non località della fisica moderna - i principi della computazione quantistica. Le abilità trasmesse consistono: - nella progettazione di semplici esperimenti di interferenza e diffrazione della luce - nell’utilizzazione della sorgente laser più adatta ad una specifica applicazione industriale - nella progettazione di un semplice insieme di dispositivi ottici per la formazione di ologrammi statici

Le conoscenze ritenute già acquisite riguardano la Fisica di base (meccanica, termodinamica, elettromagnetismo), elementi di Fisica Moderna e le Matematiche di base (Analisi I e II e Geometria) e la Chimica di base (livelli atomici e molecolari, transizioni).

- Ripasso sulle equazioni di Maxell nel vuoto e della propagazione del campo e.m. - Le sorgenti del campo e.m. nel vuoto e i potenziali e.m. - Calcolo dei potenziali e.m. ritardati. Campo e.m. di dipolo oscillante - Cenni ai potenziali di Liénard-Wiechert. Calcolo dei potenziali e.m. per cariche in moto (moto rett. uniforme) - Soluzione generale dell'equazione delle onde. Onda in una corda tesa. Onda di pressione in un gas (velocità del suono). - Onde trasversali e onde longitudinali. Trattazione matematica algebrica della polarizzazione delle onde e.m. - Trattazione matematica algebrica della polarizzazione delle onde e.m. - Coerenza delle onde e.m. - Condizioni di raccordo per i campi E e B al passaggio tra mezzi materiali - I coefficienti di Einstein: assorbimento, emissione spontanea e stimolata. Cenni ai laser - Onde e.m. in mezzi anisotropi e tecniche di polarizzazione della luce. - Interferometria e verifica dell'esistenza dei fotoni. Esperimenti di interfeferenza e polarizzazione dei fotoni - Principi di olografia - Ancora sull'algebra di polarizzazione: Fotoni correlati. - Esperimento di Stern-Gerlach e sviluppo dell'algebra di spin e confronto con algebra di polarizzaione dei fotoni - Fenomeno dell'entaglement e paradosso EPR - Disuguaglianza di Bell: Esperimento di Aspect - Disuguaglianza di Bell: Esperimento di Bohm - Il teletrasporto quantistico - La crittografia quantistica - La computazione quantistica

Non ci sono esercitazioni

Il corso nel suo complesso è tratto dai seguenti testi: - "Fisica II. Elettromagnetismo. Ottica. di Corrado Mencuccini e Vittorio Silvestrini" - “Lectures on physics”, R. Feynman; http://www.feynmanlectures.caltech.edu/ - “Guida allo studio delle onde”, D. Fleisch, L. Kinnaman - Introduction to Modern Optics - G. R. Fowlers - “Electromagnetic Radiation”, F.H. Read (p.125-136) - “Theory of Coherence and Polarization of Light”, E. Wolf - “Electromagnetic Radiation”, F.H. Read (p.125-136) - “Basics of Laser Physics”, K.F. Renk - OPTICS di Eugene Hecht - https://www.sbai.uniroma1.it/sites/default/files/Note%20-%20Ottica%20Lineare.pdf - http://www-th.bo.infn.it/activities/quantum/DOWNLOADS/PaginaCollSup/Lezione2.pdf - “Holography: A Practical Approach”, G.K. Ackermann, J. Eichler - http://www.fisica.uniud.it/URDF/laurea/idifo1/materiali/g6/MecQuan2.pdf - G.C. Ghirardi "Una occhiata alle carte di Dio" Ed. Il Saggiatore - G. Chinnici "Guarda Caso" Ed. HOEPLI - https://riviste.unimi.it/index.php/ACME/article/download/3876/4019 - http://www.agiati.org/UploadDocs/17105_Art_01_Garberoglio.pdf - http://www.dm.unipi.it/~abbondandolo/divulgazione/epr.pdf - “Quantum Computation and Quantum Information”, M.A. Nielsen, I.L. Chuang - https://www.zimuel.it/talks/moca2004.pdf - http://matematica.unibocconi.it/sites/default/files/crittoquanti.pdf nonché il materiale didattico fornito dal docente e disponibile sulla pagina web del corso.

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria;

Nel caso di esame on line la verifica finale si articola su una prova orale. Gli studenti devono discutere due argomenti di carattere generale attinenti al programma svolto. Non è consentito l’uso di supporti didattici di alcun tipo. Il voto sarà una media ponderata dell’esito dei due argomenti trattati.

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria;

Nel caso di esame misto da remoto e in presenza la verifica finale si articola su una prova orale. Gli studenti devono discutere due argomenti di carattere generale attinenti al programma svolto. Non è consentito l’uso di supporti didattici di alcun tipo. Il voto sarà una media ponderata dell’esito dei due argomenti trattati.